DE1236366B - Vorrichtung zum UEberwachen der Reinheit von Brennstoff - Google Patents
Vorrichtung zum UEberwachen der Reinheit von BrennstoffInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:
B67d
DEUTSCHES
PATENTAMT
Deutsche Kl.: 64 c -2Π
Nummer: 1236 366
Aktenzeichen: B 63776 HI/64 c
Anmeldetag: 24. August 1961
Auslegetag: 9. März 1967
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen der Reinheit von Brennstoff mit einem
einen Ein- bzw. Auslaß für Brennstoff aufweisenden Gehäuse und zumindest einem aus mehreren ringartigen,
in Flächenberührung übereinandergeschichteten brennstoffdurchlässigen Elementen zusammengesetzten
rohrförmigen, eine Einheit bildenden Körper, dessen Ende einen als Brennstoffdurchlaß
vorgesehenen Ring bildet.
Während der größte Teil des bei Flugzeugen zur Verwendung kommenden Brennstoffes von einwandfrei
hoher Qualität ist, sind die gegenwärtig bei der Betankung zur Verwendung kommenden Einrichtungen
nicht gut geeignet. Obwohl wirksame Einrichtungen zur Filtrierung und Wasserabscheidung überall
dort angeordnet sind, wo Brennstoff von einer Stelle zur anderen gepumpt wird, so daß er normalerweise
ohne gelöstes Wasser und mit nur wenigen festen Bestandteilen abgegeben wird, gibt es doch
keine Garantie, daß jedes betankte Flugzeug immer und unter allen Umständen einwandfreien Brennstoff
hat.
Alle Wasserabscheidefilter sind mit irgendeiner Art von vereinigten, abscheidenden Filterelementen
versehen, die beim Hindurchströmen des Brennstoffes in ihm enthaltene, feste Verunreinigungen zurückhalten.
Dabei bieten die Elemente dem Brennstoffdurchfluß einen allmählich steigenden Widerstand,
bis der Druckabfall an dem Element größer als seine Widerstandsfähigkeit wird. Wenn das Element vorher
nicht ausgewechselt wird, zerbricht es und gibt einen großen Teil seiner abgefilterten Verunreinigungen
in den Brennstofftank ab. Flüge mit solchem verunreinigten Brennstoff können zu Unglücken
führen, da die normalerweise von Flugzeugen mitgeführten Filter nur Spuren fester Verunreinigungen
und kein Wasser entfernen können. Große Mengen an Verunreinigungen verstopfen schnell diese Filter
und verursachen dann ein öffnen der Nebenschlußventile in den Filtern. Der verunreinigte, ungefilterte
Brennstoff schleift dann die Pumpen aus und verstopft die Hilfseinrichtungen der Brennstoffsteuerung. Das Wasser des Brennstoffes kann in den
Leitungen gefrieren, möglicherweise die Zündung verhindern und dadurch Menschen und Güter gefährden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Überwachen der Reinheit von
Brennstoff zu schaffen, die einwandfreien Brennstoff durchfließen läßt und bei nicht einwandfreiem Brennstoff
den Durchfluß sperrt. Unter einwandfreiem Brennstoff wird ein solcher verstanden, der kein unVorrichtung
zum Überwachen der Reinheit
von Brennstoff
von Brennstoff
Zusatz zum Patent: 1186 770
Anmelder:
The Bendix Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Als Erfinder benannt:
Walter Kasten,
Raymond Landree,
Madison Heights, Mich. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. August 1960 (51864)
2
gelöstes Wasser und nicht mehr als 0,7 mg/1 feste Verunreinigungen enthält.
Nach dem Hauptpatent 1186 770 wird die Aufgäbe dadurch gelöst, daß die den rohrförmigen Körper bildenden ringförmigen Elemente durch einen von einer Druckvorrichtung beaufschlagten Endverschluß mit einer vorbestimmten Kraft gegen den den Brennstoffdurchlaß bildenden Ring gedrückt werden und daß die ringartigen Elemente aus einem Material bestehen, welches radial gerichtete, extrem feine, feste Verunreinigungen durchlassende, jedoch solche über einer vorbestimmten Größe zurückhaltende Poren zwischen den Elementen bildet, deren Größen von der Druckvorrichtung bestimmt sind, und welches gegen Wasserverschmutzungsgrade unter einem vorbestimmten Wert unempfindlich ist,
Nach dem Hauptpatent 1186 770 wird die Aufgäbe dadurch gelöst, daß die den rohrförmigen Körper bildenden ringförmigen Elemente durch einen von einer Druckvorrichtung beaufschlagten Endverschluß mit einer vorbestimmten Kraft gegen den den Brennstoffdurchlaß bildenden Ring gedrückt werden und daß die ringartigen Elemente aus einem Material bestehen, welches radial gerichtete, extrem feine, feste Verunreinigungen durchlassende, jedoch solche über einer vorbestimmten Größe zurückhaltende Poren zwischen den Elementen bildet, deren Größen von der Druckvorrichtung bestimmt sind, und welches gegen Wasserverschmutzungsgrade unter einem vorbestimmten Wert unempfindlich ist,
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jedoch bei über diesem Wert liegenden Wasserverschmutzungsgraden anschwillt, und daß die
Poren bei einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen der Ein- und Auslaßseite des Gehäuses infolge
der Verstopfung durch feste Verunreinigungen und/ oder durch Anschwellen der ringförmigen Elemente
infolge Wassers durch den auf den Endverschluß wirkenden Überdruck zur Verhinderung von Brennstoffdurchfluß
vollständig geschlossen werden.
Nach dem Hauptpatent sind mehrere solcher rohrförmigen Körper in einer Anlage parallel geschaltet,
wodurch naturgemäß die Durchsatzkapazität proportional der Körperanzahl zunimmt. Diese Parallelschaltung
hat zur Folge, daß bei Ausfall eines vorgeschalteten Filters im allgemeinen alle Sicherungskörper
mit verschmutztem, wasserhaltigem Treibstoff beaufschlagt werden, so daß der Brennstoffdurchtritt
durch alle Körper gesperrt wird.
Es wurde nun gefunden, daß dieser Nachteil vermieden wird, wenn jeder rohrförmige Sicherungskörper von einem an sich bekannten brennstoffdurchlässigen
Filter umschlossen ist, von dem der Brennstoff nur zu dem rohrförmigen Körper fließt. Wenn
nun eines dieser vorgeschalteten Filter beispielsweise durch Aufreißen ausfällt und verunreinigten Treibstoff
hindurchläßt, wird nur der Durchfluß durch den zugehörigen, nachgeschalteten Sicherungskörper
gesperrt. Der Durchfluß durch die gesamte Anlage nimmt je nach der Anzahl der enthaltenen Filterelemente
nur um einen bestimmten Bruchteil ab. Eine vollständige Sperrung wird auf diese Weise vermieden,
zumal, da das ausgefallene Filterelement während des Betriebes ausgetauscht werden kann.
Es ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, daß das Filter an seinen Enden durch aufgesteckte Stirnkappen
verschlossen ist, die an einem den rohrförmigen Körper umgebenden gelochten Rohr befestigt
sind und alle Teile zu einer Einheit verbinden. Durch diese Verbindung des Filters mit dem Sicherungskörper zu einer Einheit kann ein defektes Element
mit wenigen Handgriffen gegen ein neues ausgetauscht werden. Es ist also nicht mehr nötig, daß der Durchsatz
der Anlage beim Ausfall mehrere Einheiten längere Zeit zurückgenommen werden muß.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der erfmdungsgemäßen
Vorrichtung zur Reinigung und Reinheitsüberwachung von Brennstoff in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
F i g. 1 ist eine Ansicht eines wasserabscheidenden Filters teilweise im Schnitt;
F i g. 2 zeigt ein Element der zweiten Stufe des Filters gemäß der F i g. 1 teilweise im Schnitt und
teilweise mit fortgebrochenen Teilen;
F i g. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2.
Das Bezugszeichen 10 in der F i g. 1 bezeichnet einen wasserabscheidenden Brennstoffilter mit einer
Einlaßöffnung 11 und einer Auslaßöffmmg 13, einer ersten Stufe 12 mit mehreren Zusammenflußelementen
14 (von denen nur eines gezeigt ist) sowie einer zweiten Stufe 16 mit mehreren Filterelementen 18
(von denen nur ebenfalls eines gezeigt ist). Die Zusammenflußelemente 14 können harzgebundene, fest
zusammengepreßte Schichten feiner Glasfasern sein oder aus anderem Filtermaterial oder einer Kombination
von Materialien bestehen, die imstande sind, Verunreinigungen in fester Form bis herunter zu
einer Größe von 1 Mikron normalerweise zurückzuhalten und emulgierte Brennstoff-Wasser-Gemische
zu verhältnismäßig großen Wassertropfen und reinem, wasserfreiem Brennstoff zusammenzuballen.
Diese großen Wassertropfen sinken in eine Wasserwanne 20 und nehmen auch Spuren äußerst feiner
fester Bestandteile mit sich. Das Wasser und die sehr feinen festen Bestandteile werden durch ein schwimmergesteuertes
Wasserablaßventil 22 abgelassen. Bevor der Brennstoff die Auslaßöffnung 13 erreicht,
ίο fließt er durch die Filterelemente 18 hindurch, die
den Durchgang jeglicher Wassertropfen und fester Verunreinigungen verhindern, die diese Elemente erreicht
haben könnten. Somit gestatten die Elemente 18 normalerweise nur den Durchfluß von sauberem,
wasserfreiem Brennstoff.
Um jedoch sicherzustellen, daß kein verunreinigter Brennstoff aus der Auslaßöffnung 13 herausfließt, ist
jedes Filterelement 18 so ausgeführt, wie es in den F i g. 2 und 3 gezeigt ist. Aus diesen Figuren ist ersichtlich,
daß jedes Element einen harzimprägnierten, gefalteten Papierkörper 24 und eine gegenüber Verunreinigungen
empfindliche Absperrsicherung 26 enthält, wie sie in der deutschen Patentschrift 1186 77Ö
beschrieben ist. Diese Sicherung ist teleskopartig in den gefalteten Papierkörper eingeschoben und bildet
den Kern desselben. Jede Sicherung 26 umfaßt einen porösen rohrförmigen Körper 28, der aus einer Reihe
miteinander fluchtender und einander in Flächenberührung zugewendeter Schichten aus harzimprägniertem
Material besteht, welche Poren zwischeneinander bilden. Ein solcher poröser rohrfÖrmiger
Körper kann insbesondere aus zu Stapeln aufeinandergelegten, zwischenlegscheibenartigen Elementen
oder einem aus Band gewickelten Element bestehen.
Es ist zu beachten, daß der poröse rohrförmige Körper innerhalb eines perforierten Rohres 30 angeordnet
und einer genau bemessenen Vorpressung ausgesetzt ist, die durch eine auf ihre ganze Höhe
zusammengedrückte Feder 32 hervorgerufen wird.
Die Feder ist an dem geschlossenen Ende des perforierten Rohres angeordnet und stößt gegen eine bewegliche
Endplatte 34 an, die mit dem einen Ende des rohrförmigen porösen Körpers 28 in Berührung
ist. An dem anderen Ende des perforierten Rohres 30 ist ein Eisenband 36 mit einer Ringdichtung 38
befestigt. Die Feder 32 braucht nicht bis auf ihren vollen Zustand zusammengepreßt zu werden, wenn
andere Mittel vorgesehen sind, um die Scheiben unter einer gegebenen Druckbelastung oberhalb der zusammendrückenden
Kraft, die durch die Vorspannung der Feder erzeugt wird, zu halten. An dem gefalteten
Papierkörper und an der Sicherung 26 sind Stirnklappen 40 und 42 befestigt, um eine aus einem
Stück bestehende Filtereinheit zu bilden.
Das Material der Sicherung 26 wird mit einer Epoxyharzlösung behandelt, so daß es gegenüber
vorbestimmten Verunreinigungsgraden durch feste Stoffe und Wasser empfindlich ist. Die Sicherungen
sind gegenüber geringen Spuren freien Wassers in dem durch sie hindurchströmenden Brennstoff träge
und gestatten auch den freien Durchgang äußerst feiner, in dem Brennstoff vorhandener Verunreinigungen
in Form fester Stoffe, wodurch der Sicherung eine annehmbare Lebensdauer im Betrieb verliehen
wird. In dem Brennstoff vorhandene größer© Wassermengen verursachen ein Anschwellen der Scheiben,
was zu einer Einengung des durch die Poren der Sicherung hindurch stattfindenden Brennstoffflusses
führt. Größere Schmutzteilchen schnüren gleichfalls den Durchfluß durch die Poren ein, da sie dazu
neigen, sich auf der Außenseite d&r porösen Sicherung aufzubauen. Vorbestimmte Mengen einer Verunreinigung
durch Wasser und/oder feste Stoffe erhöhen den Druckunterschied an der Sicherung und
erzeugen dadurch Druckkräfte in ständig zunehmender Größe, bis eine bestimmte Größe der Kräfte den
Durchfluß durch die Poren der Sicherung völlig zum Stillstand bringt. Gegebenenfalls kann an den wasserabscheidenden Filter ein Druckmeßgerät 44 befestigt
werden, um den Wechsel in dem Druckunterschied innerhalb des Abscheiders anzuzeigen.
Der Durchfluß in der zweiten Stufe des wasserabscheidenden Filters findet zunächst durch den Teil
24 des gefalteten Papierkörpers der Filterelemente statt, von da durch die Poren der Sicherung 26 zu
der Auslaßöffnung 13. Solange der gefaltete Papierkörper 24 richtig arbeitet, bleibt der Druckverlust
durch die Sicherung im wesentlichen konstant, da jede Sicherung gegenüber sauberem Brennstoff, der
kein ungelöstes Wasser enthält, absolut träge ist. Wenn Spuren von Wasserdufchschüssen oder festen
Bestandteilen über die im vorhinein festgelegten Reinheitsgrade hinaus durch ein Filterelement 18
und durch die abströmseitig und innerhalb des Elementes angeordnete Sicherung hindurchgehen, dann
nimmt die Sicherung diese Verunreinigung sofort wahr und zeichnet eine praktisch augenblickliche Erhöhung
des Druckabfalls auf. Dieser Druckabfall nimmt zu, weil das Material der Sicherung bei Verunreinigungsgraden
durch Wasser über einen vorbestimmten Wert hinaus anschwillt und dadurch sich die Porengröße zwischen den Materialschichten vermindert,
und weil durch Verunreinigungen in Form von festen Stoffen über ein vorbestimmtes Maß hinaus
die Poren verstopfen. Ein fortgesetzer Durchfluß verunreinigten Brennstoffes führt zu einem völligen
Schließen der Poren, so daß der Durchfluß durch die Sicherung gänzlich unterbrochen wird. Demzufolge
gestattet jede Sicherung den Durchfluß annehmbaren Brennstoffes durch sie hindurch, jedoch nicht den
Durchfluß von Brennstoff, der bis zu einem vorbestimmten Grad durch Wasser und/oder feste Bestandteile
verunreinigt ist.
Die Anwendung der Erfindung bringt somit die folgenden weiteren Vorteile mit sich:
1. Wenn ein einzelnes Filterelement ausfällt, dann braucht nur eine Sicherung (nämlich die innerhalb
des Elementes angeordnete) ausgewechselt zu werden, da nur die innerhalb des fehlerhaften Elementes
befindliche Sicherung den Verunreinigungen durch Wasser und/oder feste Bestandteile ausgesetzt worden
ist. Wenn sämtliche Sicherungen in einem getrennten Gehäuse angeordnet wären, welches die Auslaßöffnung
13 für den Brennstoff aufnehmen würde, oder wenn sämtliche Sicherungen in einer Kammer innerhalb
des wasserabscheidenden Brennstoffilters, jedoch abströmseitig der zweiten Stufe angeordnet werden,
dann wurden alle Sicherungen der von einem einzigen fehlerhaften Filterelement hindurchgelassenen Verunreinigung
ausgesetzt worden sein und müßten ersetzt werden.
2. Die Anordnung einer getrennten Sicherung innerhalb jedes der Filterelemente gestattet den fortgesetzten
Betrieb des wasserabscheidenden Brennstoffilters, auch wenn eines oder mehrere der Filterelemente
bricht oder anderweitig ausfällt, da die Sicherung nur die zugehörigen fehlerhaften Elemente
und nicht den gesamten wasserabscheidenden Brennstoffilter außer Betrieb setzt. Wenn daher während
einer Betankung eines oder mehrere Filterelemente ausfallen, kann eine sichere Betankung mit einer proportional
zu der Anzahl der fehlerhaften und nichtfunktionsfähig gewordenen Elemente verminderten
Durchflußgeschwindigkeit fortgesetzt werden.
3. Durch die Anordnung der Sicherung innerhalb jedes Filterelementes wird kein besonderer Raum
für die Sicherungen benötigt, da der Raum innerhalb der Filterelemente nicht gebraucht wird.
4. Die beschriebene Art der Anordnung der Sicherungen vermindert das Maß der benötigten harten
Teile und setzt die Gesamtkosten einer Betankungsanlage dieser Art herab.
5. Die Wartungskosten werden auf ein Minimum herabgesetzt, da nur ein Gehäuse bedient zu werden
braucht und nur die fehlerhaften, der zusammen als
ao Filter verwendeten Einheiten ausgewechselt zu werden
brauchen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Überwachen der Reinheit von Brennstoff mit einem Ein- bzw. Auslaß für
Brennstoff aufweisenden Gehäuse und zumindest einem aus mehreren ringartigen, in Flächenberührung
übereinandergeschichteten, brennstoffdurchlässigen Elementen zusammengesetzten rohrförmigen,
eine Einheit bildenden Körper, dessen Ende einen als Brennstoffdurchlaß vorgesehenen Ring
bildet, wobei die den rohrförmigen Körper bildenden ringförmigen Elemente durch einen von
einer Druckvorrichtung beaufschlagten Endverschluß mit einer vorbestimmten Kraft gegen den
den Brennstoffauslaß bildenden Ring gedrückt werden und wobei die ringartigen Elemente aus
einem Material bestehen, welches zwischen den Elementen radial gerichtete, extrem feine, feste
Verunreinigungen durchlassende, jedoch solche über einer vorbestimmten Größe zurückhaltende
Poren bildet, deren Größe von der Druckvorrichtung bestimmt sind, und welches gegen Wasserverschmutzungsgrade
unter einem vorbestimmten Wert unempfindlich ist, jedoch bei über diesem Wert liegenden Wasserverschmutzungsgraden anschwillt,
und wobei die Poren bei einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen der Ein- und
Auslaßseite des Gehäuses infolge der Verstopfung durch feste Verunreinigungen und/oder durch Anschwellen
der ringförmigen Elemente infolge Wassers durch den auf den Endverschluß wirkenden
Überdruck zur Verhinderung von Brennstoffdurchfluß vollständig geschlossen werden, nach
Patent 1186770, dadurch gekennzeichnet,
daß der rohrförmige Körper (28) von einem an sich bekannten, brennstoffdurchlässigen Filter
(24) umschlossen ist, von dem der Brennstoff nur zu dem rohrförmigen Körper (28) fließt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (24) an seinen Enden
durch aufgesteckte Stirnkappen (40, 42) verschlossen ist, die an einem den rohrförmigen Körper
(28) umgebenden gelochten Rohr (30) befestigt sind und alle Teile zu einer Einheit (18)
verbinden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein eine Brenn-
stoff-Wasser-Emulsion brechender Filter (14) in
an sich bekannter Weise vorgeschaltet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe (12,16) mehrere
der genannten Einheiten (14,18) parallel geschaltet sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1224 917, 1250797;
USA.-Patentschriften Nr. 2 725 986, 2 776 989, 2 788 129.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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