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Abscheider zum Reinigen von Ansaugluft von Brennkraft-und anderen
luftansaugenden Maschinen Die Erfindung betrifft einen Abscheider zum Reinigen von
Ansaugluft von Brennkraftmaschinen und anderen luftansaugenden Maschinen.
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Alischeider, bei denen die Strömungsrichtung der zu reinigenden Luft
abgelenkt und dabei die Massenträgheit der Fremdstoffe zur Entfernung aus dem Luftstrom
ausgenutzt wird, sind in vielerlei Ausführungsformen bekannt, die jedoch durchweg
einen mehr oder minder schlechten Wirkungsgrad aufweisen, der auf die bei Ablenkung
des Luftstroms auftretenden Turbulenz zurückzuführen ist.
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Ein bekannter Abscheider dieser Art sieht eine spiralförmige Kammer
vor, in der an der Innenseite eine dünne Luftschicht durch ein Leitelement abgelenkt
wird, während die Fremdkörper durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert
werden. Hier wird also in der spiralförmigen Kammer eine wesentlich größere Luftmenge,
als an sich benötigt wird, der Zentrifugalwirkung unterworfen, um an der Innenseite,
an der der Reinheitsgrad der Luft am größten ist, nur einen Bruchteil der Gesamtluftmenge
als gereinigte Luft zu entnehmen. Der Wirkungsgrad dieses Abscheiders ist dementsprechend
gering.
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Ein anderer bekannter Abscheider, der an der Ansaugöffnung eines Gebläses
zum Verdichten der Luft einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und bei dem die
Fremdkörper durch Schleuderwirkung und Änderung der Strömungsrichtung ausgeschieden
werden, sieht am Umfang des Lufteintritts Auffangkammern und an der Stirnseite der
Nabe des Laufrades eine gegen die angesaugte Luft sich kegelförmig erweiternde Stahldrahtbürste
vor, wobei benachbart zum freien Rand dieser mit dem Laufrad umlaufenden Bürste
eine im Querschnitt spiralförmige, sich um den Umfang des Lufteintritts erstreckende
Sammelrinne für die Fremdkörper vorgesehen ist. Dieser Abscheider dient nur zur
Grobreinigung der angesaugten Luft und hat einen sehr schlechten Wirkungsgrad.
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Das mit dem Einführen von Fremdstoffen und Feuchtigkeit verbundene
Problem besteht ganz allgemein bei allen Arten von luftansaugenden Maschinen, wird
jedoch schwerwiegend bei Triebwerken für Hubschrauber. Die Schwebeeigenschaften
und die Möglichkeit, von fast jeder Art Gelände oder einem Gewässer zu starten oder
darauf zu landen, macht einen durch eine Gasturbine angetriebenen Hubschrauber gegen
die durch Fremdstoffe hervorgerufenen Probleme besonders empfindlich.
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Wenn somit ein Hubschrauber über einem salzhaltigen Gewässer schweben
oder darauf landen oder von diesem starten muß, wird Salzwasser eingesogen, wobei
sich das Salz an den Kompressorschaufeln absetzt und den Wirkungsgrad herabsetzt.
Wenn in gleicher Weise der Hubschrauber von einer Landbasis aus geflogen wird, wie
beispielsweise von Strandgebieten, Feldern, gebirgigem Gelände od. dgl., wird der
Triebwerkeinlaß durch Einführung von Staub, kleinen Steinteilchen, Sand oder ähnlichem
Material verschmutzt, so daß schwerwiegende Fressungen, Verschmutzungen und in einigen
Fällen die Einleitung von Brüchen feiner Präzisionsteile des Triebwerks auftreten
können.
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Um die den bekannten Abscheidern anhaftenden Mängel zu beseitigen,
ist bereits ein Abscheider zum Reinigen der Ansaugluft von Brennkraft- und anderen
luftansaugenden Maschinen, mit konzentrisch zum Rohluftansaugkanal angeordneter
Austragkammer für Verunreinigungen und mit Strömungsleiteinrichtung im Rohluftansaugkanal
vorgeschlagen worden, der sich dadurch auszeichnet, daß der Rohluftansaugkanal axial
durch den Reinluftkanal fortgesetzt ist, und daß die Wandung des Rohluftkanals stromauf
der Mündung der Austragkammer zur Achse des Abscheiders hin eingezogen und im Bereich
der Austragkammer ausgewölbt ist, und daß die Außenwandung der Austragkammer im
Bereich der Auswölbung ein nach außen gerichtetes Leitelement bildet.
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Bei dem Abscheider dieses älteren Vorschlags bewegt sich der Luftstrom
stromlinienförmig durch den Rohluftansaugkanal in den Reinluftkanal, wobei im Rohluftansaugkanal
die in der angesaugten Luft enthalteneu
Fremdkörper gebündelt auf
die Austragkammer gerichtet und eingefangen werden. Hierbei wird eine maximale Abscheidung
der Fremdkörper bei minimalem Druckverlust durch Vermeidung von Turbulenz erzielt.
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Dieser Abscheider, der sich außerordentlich bewährt hat, ist zur Abscheidung
von Fremdkörpern in der Größenordnung von Sand und kleinen Wassertröpfchen geeignet,
kann jedoch keine Fremdkörper ausscheiden, die diese Größe wesentlich überschreiten.
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Es hat sich gezeigt, das größere Fremdkörper, die mit dem Abscheider
des älteren Vorschlags nicht ausgeschieden werden konnten, wie beispielsweise bei
Vereisungen sich vom Einlaßrand des Rohluftansaugkanals lösende Eisbrocken oder
in den Abscheider gelangende Vögel eine große Gefahr bedeuten, vor allem, wenn der
Abscheider in Verbindung mit einem Strahltriebwerk eines Flugzeugs verwendet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Benutzung der günstigen
Eigenschaften des älteren Vorschlags;. nämlich der auf die Austragkammer gerichteten
Bündelung der Fremdkörper, einen Abscheider zu schaffen, der neben den feineren
Verunreinigungen auch Fremdkörper auszuscheiden in der Lage ist, die die Größenordnung
von Sand weit übertreffen.
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Hierbei geht die Erfindung gegenüber der bereits vorgeschlagenen Ausführung
von einem Abscheider zum Reinigen der Ansaugluft von Brennkraft- und anderen luftansaugenden
Maschinen mit einem sich axial erstreckenden Ansaugkanal aus, der durch eine nach
innen gerichtete, von zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten Leitprofilen
begrenzte Einlaßöffnungen mit dem axial gerichteten Lufteinlaß des Abscheiders verbunden
ist, von denen das den vorderen Öffnungsrand bildende Leitprofil nach innen gezogen
und das den hinteren Öffnungsrand bildende Leitprofil nach außen geführt ist.
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Zur Lösung der angegebenen Aufgabe zeichnet sich die Erfindung dadurch
aus, daß die vordere Kante des hinteren Leitprofils sich im wesentlichen U, förmig
in einer radialen Ebene in einem Winkelbereich von mindestens 180° um die Abscheiderlängsachse
erstreckt und gegenüber dem Kulminationspunkt des U durch eine Prallplatte mit dem
vorderen Leitprofil verbunden ist, und daß das hintere Leitprofil und die Prallplatte
in einen schräg abwärts gerichteten, nach außen offenen Kanal übergehen.
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Mit der Erfindung wird ein Abscheider geschaffen, der eine Aufnahmezone
für Fremdkörper besitzt, die in ihrer Größenordnung stark unterschiedlich sein können,
wobei die Aufnahmezone mit einem Kanal zur übernahme der Fremdkörper verbunden ist,
durch den sich die Fremdkörper in einer zur Längsrichtung des Abscheiders geneigten
Bahn bewegen kann und der einen fortlaufenden, unbehinderten Strömungsweg bildet.
Durch das vordere Leitprofil wird die in den Abscheider eintretende, Fremdkörper
enthaltende Luft gebündelt zur Aufnahmezone gerichtet, während das hintere Leitprofil
die Luft, nicht jedoch die Fremdkörper, stromlinienförmig, ohne nennenswerten Druckverlust
von der Aufnahmezone ablenkt.
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Zur sicheren, noch erleichterten Einführung der Fremdkörper in den
nach außen offenen Kanal sieht die Erfindung vor, daß die Prallplatte einen in Längsrichtung
gerade verlaufenden, bogenförmigen Querschnitt hat.
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Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Schräge
des in eine Sammelkammer mündenden Kanals etwa 45° zur Längsachse des Abscheiders
beträgt.
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Um weiterhin die Ausscheidung der Fremdkörper zu unterstützen und
zwangläufig zu gestalten, sieht die Erfindung vor, daß der in die Sammelkammer führende
Kanal eine Aufweitung aufweist, in welcher eine einen Sog erzeugende Ausscheidungsvorrichtung
angeordnet ist.
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Zweckmäßig weist die Ausscheidungsvorrichtung einen stromlinienförmigen
Rotationskörper auf, der mit der Wand des Kanals einen ringförmigen Durchgang in
die Sammelkammer begrenzt und der durch unterhalb seines größten Durchmessers angeordnete,
sich radial erstreckende Leitschaufeln mit der Wand des Kanals verbunden ist. Durch
die Leitschaufeln wird ein Drall der Luftströmung erzeugt, wobei die dabei auf die
Fremdkörper einwirkende Zentrifugalkraft zur Ausscheidung beiträgt.
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Eine bevorzugte Ausführung dieser Ausscheidungsvorrichtung zeichnet
sich dadurch aus, daß der untere stromlinienförmige Abschnitt des Rotationskörpers
in einem mit einem Ende in kurzem Abstand unter den Leitschaufeln mit einem kleineren
öffnungsdurchmesser als der größte Durchmesser des Rotationskörpers endenden sekundären,
die Sammelkammer durchsetzenden Saugkanal hineinragt, der mit seinem anderen Ende
stromlinienförmig in den Ansaugkanal mündet. Hierbei kann der Rotationskörper über
den Leitschaufeln nahe seinem größten Durchmesser angeordnete Prallflächen aufweisen.
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An Stelle der zuvor beschriebenen Ausscheidungsvorrichtung kann gemäß
der Erfindung auch ein Axialgebläse vorgesehen sein.
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Eine weitere günstige Ausbildungsform der Erfindung besteht darin,
daß die Querschnittsfläche der Auffangzone für Fremdkörper des in die Sammelkammer
führenden Kanals kleiner ist als die Querschnittsfläche des von dem vorderen Leitprofil
begrenzten Abscheidereinlasses. Bei dieser Anordnung wird nur ein sehr kleiner Teil
der in den Abscheider einströmenden Luft, der jedoch im wesentlichen die ganze Menge
Fremdkörper infolge der gebündelten Richtung durch das vordere Leitprofil enthält,
zur Ausscheidungsvorrichtung hin abgelenkt.
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Um Turbulenz und Strömungsteilung der angesaugten Luft zu vermeiden,
sieht die Erfindung vor, daß die Querschnittsfiäche des Ansaugkanals konstant und
mindestens gleich der Einlaßquerschnittsfläche der die Luft ansaugenden Maschine
ist.
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Aus dem gleichen Grund besteht eine weitere zweckmäßige Ausbildung
der Erfindung darin, daß die Einlaßquerschnittsfläche des Abscheiders größer als
die Einlaßquerschnittsfiäche der die Luft ansaugenden Maschine ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt
des Abscheiders gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Abscheiders
gemäß der Erfindung, F i g. 3 eine schematische Ansicht eines Teils des Abscheiders,
in welcher die Beziehung zwischen dem Luftstrom und dem Kanal dafür dargestellt
ist,
F i g. 4 eine schematische Seitenansicht des Teils nach F i
g. 3, F i g. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der F i g. 1, F i g. 6 eine Endansicht
des Abscheiders der F i g. 1 und F i g. 7 bis 10 Schnitte entlang den Linien 7-7
bis 10-10 der F i g. 1.
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In den Zeichnungen, insbesondere in F i g. 1, ist eine luftansaugende
Maschine 10, beispielsweise ein Gasturbinentriebwerk od. dgl. gezeigt. Das
Triebwerk 10 weist einen Kompressor 1.1 mit einer ringförmigen Lufteinlaßöffnung
12 auf.
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Ein Abscheider 14, der vorzugsweise aus mit Kunststoff imprägnierten
Glasfasern gebildet ist, ist mit dem Triebwerk 10 verbunden. Der Abscheider
14
weist ein Gehäuse 15 auf, das eine Hilfsausrüstung, wie z. B. einen
Anlaßmotor (nicht gezeigt) für den Kompressor 11 umschließt.
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Der Abscheider 14 hat eine als vorderes Leitprofil ausgebildete
Lufteinlaßöffnung 16, die vorzugsweise kreisförmig ausgebildet ist, wobei ihr Mittelpunkt
mit der Achse der Einlaßöffnung 12 und des Triebwerks 10 zusammenfällt.
Raumverhältnisse können es notwendig machen, daß die Achse des Lufteinlasses einen
Winkel gegenüber der Achse des Triebwerks bildet, was jedoch keinen wesentlichen
Einfluß auf die Wirkungsweise des Abscheiders hat. Das Leitprofil 16 wirkt
als eine die Fremdkörper bündelnde, glockenförmige Mündung. Der Ansaugkanal
16 hat einen Einlaß mit gerundeter Kontur, wodurch die Teilchen gebündelt
in den Abscheider 14 gerichtet werden, ohne daß eine Strömungsstörung und
der damit verbundene Druckverlust auftritt.
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Der Abscheider 14 hat ein hinteres, den Eingang zu einem nach
außen offenen Kanal 22 bildendes Leitprofil 17. Durch den Kanal werden die Fremdkörper
abgeführt. Das hintere Leitprofil 17, das vorzugsweise kreisförmig ausgebildet und
auf der gleichen Achse wie das vordere Leitprofil 16 und das Triebwerk
10 angeordnet ist, ist dem vorderen Leitprofil 16 zugekehrt. Das hintere
Leitprofil bildet ein offenes Ziel für die gebündelt darauf gerichteten Teilchen.
Das hintere Leitprofil 17 weist eine vordere Kante 18 auf, die eine aerodynamische
Kontur hat, um sicherzustellen, daß keine Turbulenz in der Luftströmung auftritt.
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Der untere Bereich des vorderen Leitprofils 16 und des hinteren Leitprofils
17 sind durch ein ebenes Teil 19 verbunden, das als Prallplatte wirkt,
um schwerere Teile, wie z. B. Vögel, in das hintere Leitprofil 17 zu richten.
Das heißt, daß die schweren Teile, die infolge der Schwerkraft oder des Abwindes
des Hubschraubers aus dem Luftstrom fallen, nachdem er das vordere Leitprofil
16 passiert hat, von dem planen Teil 19 in das hintere Leitprofil
17 abprallen. Die vordere Kante 18 des hinteren Leitprofils 17 trägt auch
dazu bei, sicherzustellen, daß die von dem planen Teil 19 abprallenden Partikeln
in das hintere Leitprofil 17 gelenkt werden. Die Verwendung des planen Teils 19
ermöglicht die Ausscheidung verhältnismäßig großer Partikeln, die normalerweise
an der Öffnung des Kanals 22 unter derselben vorbeigehen würden. Das plane Teil
verhütet also, daß sich Feuchtigkeitspartikeln unter dem Kanal sammeln und eventuell
in den Triebwerkseinlaß gelangen könnten.
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Infolge des planen Teils 19 hat ein das vordere Leitprofil
16 mit der Einlaßöffnung 12 des Triebwerks 10 verbindender Reinluftkanal
20 an der Verbindungsstelle mit dem vorderen Leitprofil 16 eine im
wesentlichen umgekehrt U-förmige Ringquerschnittsform. Die innere Wand des Reinluftkanals
20
wird durch das Gehäuse 15 gebildet.
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Das hintere Leitprofil 17 ist über dem Kanal 22 mit einer Sammelkammer
21 für die ausgeschiedenen Teilchen verbunden. Der Kanal 22 erstreckt sich unter
einem Winkel zur Längsachse des Abscheiders 14. Der Zweck, den Kanal 22 schräg,
vorzugsweise unter einem Winkel von 45° zur Längsachse anzuordnen, besteht darin,
die den Partikeln innewohnende Energie auszunutzen, um sie in die Sammelkammer
21 zu lenken und einen fortlaufenden und verhältnismäßig unbehinderten Durchgang
für die Partikeln zu schaffen, so daß eine minimale Berührung mit der Oberfläche
des Kanals 22 stattfindet und eine minimale Turbulenz im Kanal
22 auftritt.
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Die Querschnittsfläche des nach außen offenen Kanals 22 nimmt
vom hinteren Leitprofil 17 ab, bis sie eine minimale Querschnittsfläche
23 erreicht. Der Kanal hat einen Abschnitt 24, der sich von der geringsten
Querschnittsfläche 23 zur Verbindung mit dem ersten Kanal 20 erstreckt.
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Eine stromlinienförmige Ausscheidungsvorrichtung 25 ist im
Kanal 22 vor der Mündung des Abschnitts 24 mittels mehrerer im Abstand
angeordneter Leitschaufeln 26 abgestützt. Jede der Leitschaufeln 26 ist mit der
nacheilenden Schaufelkante an der inneren Befestigungsstelle unter einem Winkel
von etwa 60 bis 80° zur Achse der Ausscheidungsvorrichtung 25 angeordnet. Der Winkel
nimmt proportional zum Radius der Leitschaufel 26 nach außen hin ab, so daß
der Winkel an der Verbindungsstelle der Leitschaufeln 26 mit der Innenwand
des Abschnitts 24
des Kanals 22 etwa 30 bis 40° gegenüber der Achse
der Ausscheidungsvorrichtung 25 beträgt.
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Die stromlinienförmige Ausscheidungsvorrichtung 25 hat eine
am Umfang angeordnete, durchlaufende Prallfläche 27. Die Prallfläche 27 bewirkt,
daß jegliche, auf die Ausscheidungsvorrichtung 25 auftreffende Feuchtigkeit in die
Sammelkammer 21 tropft und nicht infolge der molekularen Kohäsion an der
Ausscheidungsvorrichtung 25 haften bleibt und in den Abschnitt 24 des Kanals 22
tropft.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die Leitschaufeln der Ausscheidungsvorrichtung
und der Abschnitt 24
des Kanals 22 entfernt werden können und dafür ein Axialgebläse
eingesetzt werden kann. In gewissen Fällen ist ein Axialgebläse voll zufriedenstellend
und würde die Partikeln zur Sammelkammer 21 oder direkt nach außen, falls
dies möglich ist, austragen. Das Axialgebläse könnte irgendwo im Kanal, in der Sammelkammer
oder an der Austragöffnung angeordnet sein.
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Um Turbulenz der Luftströmung im Kanal 22 zu verhindern, ist seine
Querschnittsfläche von der minimalen Querschnittsfläche 23 an bis zum Abschnitt
24, der mit dem Reinluftkanal 20 verbunden ist, konstant gehalten. Der Kanal 22
erweitert sich um die Ausscheidungsvorrichtung 25 herum, um sicherzustellen, daß
die Querschnittsfläche konstant bleibt.
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Die Querschnittsfläche der Lufteinlaßöffnung 12
des Triebwerks
10 bestimmt das Größenverhältnis der verschiedenen Öffnungen und Durchgänge
des Abscheiders 14. Zum Zweck einer vollständigen Erläuterung werden die
relativen Abmessungen der
bevorzugten Ausführungsform beispielsweise
angegeben.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Einlaßöffnung 12 vorzugsweise
20 bis 30% kleiner als die kleinste Querschnittsfläche am vorderen Leitprofil16.
Hierdurch ist sichergestellt, daß die Luft die Einlaßöffnung 12 des Triebwerks
10 ohne Vergrößerung der Querschnittsfläche des Reinluftkanals
20 erreicht. Hierdurch ist ebenfalls sichergestellt, daß keine Turbulenz
in der Luftströmung auftritt, die Leistungsverluste hervorrufen würde.
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Der Durchmesser des hinteren Leitprofils 17 beträgt etwa 75%
des kleinsten Durchmessers des vorderen Leitprofils 16 bei der bevorzugten
Ausführungsform, wobei jedoch bemerkt wird, daß der Durchmesser gleich dem vorderen
Leitprofil sein kann. Wenn das vordere Leitprofil 16 zu groß gegenüber dem hinteren
Leitprofil 17 gehalten wird, würde der Prozentsatz der Ausscheidung kleinerer Partikeln
abnehmen, da sie nicht auf das hintere Leitprofil 17 gebündelt würden. Wenn das
hintere Leitprofil 17 zu groß gegenüber dem vorderen Leitprofi116 gehalten wird,
tritt eine Turbulenz der einströmenden Luft auf, wodurch hohe Druckverluste verursacht
würden. Das tatsächliche Verhältnis zwischen dem Durchmesser des hinteren Leitprofils
17 und dem vorderen Leitprofil 16 hängt natürlich auch von dem Abstand zwischen
den beiden Leitprofilen ab. Der genaue Abstand zwischen den beiden Leitprofilen
und das Verhältnis zwischen den Durchmessern wird für jede spezielle Ausführungsform
experimentell bestimmt.
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Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt- der Durchmesser des
Kanals 22 an der Stelle seiner kleinsten Durchgangsfläche 23 etwa 37,5 % des kleinsten
Durchmessers des vorderen Leitprofils 16.
Somit beträgt der Durchgangsquerschnitt
des Kanals 22 von seiner kleinsten Querschnittsfläche 23 bis zu seiner Verbindung
mit dem zum Lufteinlaß 12 führenden Reinluftkana120 etwa 0,12% der kleinsten Querschnittsfläche
des vorderen Leitprofils 16. Demgemäß muß sich der Durchmesser des nach außen offenen
Kanals 22, wie zuvor erwähnt, erweitern, um die Querschnittsfläche um die
Ausscheidungsvorrichtung 25 herum konstant zu halten. Der Durchmesser der
Ausscheidungsvorrichtung 25 beträgt etwa die Hälfte des kleinsten Durchmessers des
vorderen Leitprofils 16.
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Die Ausscheidungsvorrichtung 25 bewirkt, daß die Partikeln nach außen
vom Einlaß des Abschnitts 21 des Kanals 22 fortgerichtet werden, so daß die
Partikeln in die Sammelzone 21 fallen. Es wird jedoch eine weitere Ausscheidung
der Partikeln aus der in den Abschnitt 24 des Kanals 22 eintretenden Luft durch
die Leitschaufeln 26 bewirkt, die die Partikeln zentrifugal vom Einlaß in
den Abschnitt 24 des Kanals 22 richten.
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Zwischen dem vorderen und dem hinteren --Leitprofil 16 bzw. 17 vermindert
sich die Querschnittsfläche des zum Lufteinlaß 12 des Triebwerks führenden Reinluftkanals
20 auf etwa 90% der Querschnittsfläche am vorderen Leitprofil 16. Die Querschnittsfläche
des Reinluftkanals 20 nimmt hinter dem hinteren Leitprofil 17, an der Stelle
der Sammelzone 21 und der Ausscheidungsvorrichtung 25 weiter ab. Diese Reduzierung.
der Querschnittsfläche des Reinluftkanals 20 beträgt weitere 10 bis 200/n.
Diese Verminderungen sind vorgesehen, um Turbulenz des Luftstroms durch gute aerodynamische
Ausbildung zu vermeiden.
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Das richtige Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche an irgendeinem
Punkt, der Breite des Durchgangs und dem Winkel, der von dem Reinluftkanal
20 eingeschlossen ist, wird durch eine Formel erhalten. Diese Formel lautet:
worin A die Querschnittsfläche des Reinluftkanals 20,
R (s. F i g. 3 und 4)
der Radius von der Achse des Lufteinlasses 14 zur mittleren Stromlinie; die
von der Form des Lufteinlasses 14 abhängt und B der Winkel des umgekehrt
U-förmigen Kanals (s. F i g. 3) ist. L (s. F i g. 4) ist eine senkrecht zur mittleren
Stromlinie verlaufende Linie, welche die Breite des Reinluftkanals 20 an
irgendeinem Punkt bestimmt. Da A und B bekannt sind, kann die Breite
L bestimmt werden. Hierdurch wird sichergestellt, daß eine Teilung des Luftstromes
nicht auftritt. Wenn sich somit der Reinluftkana120 um eine größere Bogenlänge erstreckt,
um in den Abschnitt 24 des Kanals 22 überzugehen, nimmt die Breite L ab,
da die Querschnittsfläche A ebenfalls kleiner wird.
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Obgleich der Abschnitt 24 des Kanals 22 sich gemäß Darstellung über
eine wesentliche Länge erstreckt, bevor er in den Reinluftkana120 übergeht, wird
darauf hingewiesen, daß diese Längserstreckung in erster Linie auf die Notwendigkeit
zurückzuführen ist, daß das Gehäuse 15 den Anlasser und andere Hilfsmittel
(nicht dargestellt) für den Kompressor 11
des Triebwerks 10 aufnehmen
muß. Wenn diese Hilfseinrichtungen nicht vor dem Triebwerk 10 angeordnet
wären, könnte der Abschnitt 24 des Kanals 22 kurz hinter der Stellung
enden, in der er die Sammelzone 21 verläßt. Diese Länge des Kanals 22 würde natürlich
minimal sein und müßte eine gute aerodynamische Ausbildung erhalten. Das heißt,
daß der Kanal nicht plötzlich unmittelbar hinter der Ausscheidungsvorrichtung
25 enden kann. Aerodynamische Gründe machen es erforderlich, daß die Ausscheidungsvorrichtung
25 stromlinienförmig, wie alle anderen Teile des Abscheiders, ausgebildet
ist, um sicherzustellen, daß keine Turbulenz und Strömungsteilung erfolgt.
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Das Verhältnis zwischen dem Reinluftkanal20 und dem die Fremdkörper
aufnehmenden Kanal 22, der das hintere Leitprofil 17 mit der Sammelzone
21
verbindet, ist derart, daß etwa 5 % der in das vordere Leitprofil
16 eintretenden Luft in das hintere Leitprofil 17 abgeleitet wird. Dieser
Prozentsatz kann leicht variieren. Obgleich gezeigt ist, daß diese Luft wieder dem
Reinluftkanal 20 zugeführt wird, soll darauf hingewiesen werden, daß sie,
falls erwünscht, nach außen abgeleitet werden kann. In diesem Fall würde z. B. ein
Gebläse den Drallabscheider ersetzen, wie dieses zuvor erwähnt worden ist.
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Durch Verwendung der gebündelt richtenden, glockenartigen Mündung
werden die Fremdkörper zum hinteren Leitprofil 17 hin gebündelt. Weiterhin
wird der Sog innerhalb des hinteren Leitprofils 17 bei der bevorzugten Ausführungsform
durch den Einlaßluftstrom erzeugt und nicht durch eine äußere Quelle. Dies wird
dadurch erreicht, daß der Einlaß des hinteren Leitprofils 17 der in das vordere
Leitprofil
16 eintretenden Luft offen entgegensteht, so daß in dem
Kanal 22 eine volle Raumausnutzung erzielt wird. Der Auslaßflächendruck des
Abschnitts 24 ist stark negativ, so daß der Sog am hinteren Leitprofil entsteht.
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Während die Erfindung hinsichtlich eines Aufbaues mit kreisförmigen
Öffnungen beschrieben ist, wird betont, daß andere Formen verwendet werden können.
Beispielsweise könnten die verschiedenen Öffnungen eine rechteckige Form aufweisen.
Während die Erfindung für den Abscheider einer Gaskraftmaschine, wie z. B. einem
Gasturbinentriebwerk, beschrieben worden ist, dürfte es selbstverständlich sein,
daß der Abscheider an jeder luftansaugenden Maschine verwendet werden kann.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein großer Anteil aller
Partikeln unabhängig von ihrer Größe aus dem in den Abscheider eines Triebwerks
strömenden Luftstroms entfernt wird, wobei der Kraftverlust des Triebwerks weniger
als 1% beträgt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Fremdkörper
aus dem in den Abscheider einer luftansaugenden Maschine einströmenden Luftstrom
entfernt werden, ohne den Strömungsweg der Luft nennenswert zu beeinflussen. Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ausscheidungsvorrichtung für
Fremdkörper einen zwangläufigen Sog am hinteren Leitprofil aufrechterhält, ohne
das Gewicht des Abscheiders wesentlich zu erhöhen. Noch ein weiterer Vorteil der
Erfindung besteht darin, daß eine Stromlinienteilung der durch den Kanal in die
Ausscheidungsvorrichtung strömenden Luft vermieden wird, und daß durch die geringe
Ablenkung der Luftströmung in den Kanal 22 kein nennenswerter Druckabfall hervorgerufen
wird. Ein weiterer Vorteil dieses Abscheiders besteht darin, daß die Stirnfläche
(d. h. der Querschnitt) nicht größer als die Stirnfläche des Triebwerks ist, so
daß der aerodynamische Stau an dem speziellen Triebwerk auf einem Minimum gehalten
wird. Ein zusätzlicher Vorteil besteht in der wirksamen Entfernung von Feuchtigkeit,
so daß das Vereisungsproblem wesentlich reduziert wird. Die Lage des hinteren Leitprofils
verhindert, daß die vom Luftstrom getragenen Partikeln mehrfach den Luftstrom durchkreuzen
müssen, um in die Ausscheidungsvorrichtung zu gelangen. Die mitgeführte Feuchtigkeit
wird in die Ausscheidungsvorrichtung gerichtet, bevor sie Gelegenheit hat, mit irgendeinem
anderen Teil des Abscheiders in Berührung zu kommen. Das Resultat dieser Anordnung
ist eine unmittelbare und wirksame Abscheidung mit praktisch keinem Druckverlust
und maximaler Feuchtigkeitsabscheidung bei wesentlicher Vermeidung von Vereisungsproblemen.
Versuche mit dem Abscheider haben gezeigt, daß etwa 87% aller Partikeln aus dem
in das Triebwerk strömenden Luftstrom ohne jegliche Sekundärströmung abgeschieden
werden, die auftritt, wenn die Partikeln in den Kanal 22 eintreten, aber daraus
entweichen, wobei der Kraftverlust etwa 0,6% und der Druckverlust etwa 0,3% beträgt.