DE1274404B - Abscheider zum Reinigen von Ansaugluft - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F02m

Deutsche Kl.: 46 c2 - 49

Nummer: 1274 404

Aktenzeichen: P 12 74 404.6-13 (B 77756)

Anmeldetag: 21. Juli 1964

Auslegetag: 1. August 1968

Die Erfindung betrifft einen Abscheider zum Reinigen der Ansaugluft von Brennkraft- und anderen luftansaugenden Maschinen, mit konzentrisch zum Rohluftansaugkanal angeordneter Austragkammer für Verunreinigungen und mit Strömungsleiteinrichtung im Rohluftansaugkanal.

Das mit dem Einführen von Fremdstoffen und Feuchtigkeit verbundene Problem besteht ganz allgemein bei allen Arten von luftansaugenden Maschinen, wie z. B. Triebwerken, Düsengebläsen, auf den Boden einwirkenden Maschinen u. dgl., wird jedoch besonders schwierig bei Triebwerken für Hubschrauber. Die Schwebeeigenschaft 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.

Wenn somit ein Hubschrauber über einem salzhaltigen Gewässer schweben oder darauf landen oder von diesem starten muß, wird Salzwasser eingezogen, 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 Triebwerkseinlaß 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.

Abscheider, die auf Richtungsumlenkung des Luftstromes und der dabei auf die Fremdkörper einwirkenden Zentrifugalkraft beruhen, sind allgemein bekannt. 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.

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 Abscheider zum Reinigen von Ansaugluft

Anmelder:

The Boeing Company, Seattle, Wash. (V. St. A.) Vertreter:

Dipl.-Ing. O. R. Kretzschmar, Patentanwalt,
2000 Hamburg 1, Beim Strohhause 34

Als Erfinder benannt:

Robert P. Hooper,

Andrew A. Peterson, Media, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Juli 1963 (298 635) - -

werden, sieht am Umfang des Lufteintritts Auffangkammern und an der Stirnseite der Nabe des Laufrades eine gegen die angesaugte Luft sich kegelförmig erweiternde Stahldrahtbrüste 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.

Bei Abscheidern ist es ferner bekannt, den zu reinigenden Gasstrom durch eine Sammelkammer zu leiten und beim Eintritt auf eine Prallfläche zu richten, an der eine Ablenkklappe vorgesehen ist, wobei der Eintritt in die und der Austritt aus der Sammelkammer am oberen Ende derselben gegenüberliegend angeordnet sind.
Eine andere bekannte Ausführung sieht vor, den zu reinigenden Gasstrom durch einen horizontalen Kanal zu leiten und in diesem Kanal durch Leitprofile um 90° nach unten und dann in einer Doppelrinne geteilt um 180° umzulenken.
Noch eine andere bekannte Vorrichtung zeigt ein zentrales Einlaßrohr, über dessen Auslaß eine den Gasstrom zweimal um 180° umlenkende Prallwand vorgesehen ist. Bei allen Abscheidern entsteht eine große Turbulenz.

Die bekannten Abscheider sind daher zum Reinigen der Ansaugluft beispielsweise zur Verwendung bei einem Gasturbinentriebwerk für Hubschrauber völlig ungeeignet. Um Fremdkörper in der Größen-

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Ordnung von Sand und feinen Wassertröpfchen zu ansaugkanal, gleichgültig, unter welchem Winkel sie entfernen, rufen diese bekannten Abscheider einen mit Bezug auf die Achse des Rohluftansaugkanals Leistungsabfall des Triebwerks in der Größenordnung eintreten, konzentrisch einwärts und auf den Einlaß von 5 % und mehr hervor. Dies ist im allgemeinen auf der Austragkammer gerichtet, während der Luftstrom die Winkeländerungen in der Richtung der Luftströ- 5 durch die Ausbildung der Außenwandung der Ausmung vor ihrem Eintritt in den Einlaß des Trieb- tragkammer in die Auswölbung des in den Reinluftwerks zurückzuführen. kanal übergehenden Rohluftansaugkanal ohne

Der Abscheider soll eine maximale Abscheidung nennenswerte Strömungsstörung an der Austragkam-

bei einem minimalen Druckverlust erzielen. Werden mer vorbei in den Reinluftkanal geleitet wird. Der

die Druckverluste nicht auf einem Minimum gehal- io Reinheitsgrad der Luft und der hierbei erzielte hohe

ten, ergeben sich beispielsweise bei Flugzeugtrieb- Wirkungsgrad übertreffen alles bisher für möglich

werken kritische Situationen, da ein Druckverlust am Erachtete.

Einlaß des Triebwerks sich direkt auf die Triebwerks- Dabei können Partikeln, die mit der Luft unter leistung auswirkt, und zwar proportional zur Lei- allen möglichen Winkeln zur Mittellinie in der Gröstungsabgabe des Triebwerks. Ein Verlust von bei- 15 ßenordnung von 0 bis 90° in den Einlaß eintreten spielsweise 1 PS in der Leistung eines Hubschrauber- und aus dem eintretenden Luftstrom entfernt werden, triebwerke reduziert die Ladefähigkeit des Hub- Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsschraubers um etwa 4,5 kg. Wenn somit ein 5pro- gegenstandes sieht vor, daß die äußere Wand des zentiger Leistungsabfall erfolgt, der infolge Druck- Rohluftansaugkanals einen Durchmesser aufweist, Verlustes sehr häufig auftritt, wird die Beladefähigkeit 20 der wenigstens so groß wie der Außenwanddurcheines Hubschraubers, der ein Triebwerk von 3000 PS messer des Reinluftkanals ist, und daß die Austrag-Leistung hat, um 675 kg vermindert. Daher sind feine kammer einen sich von der als Leitelement ausgebil-Siebe oder komplizierte Labyrinthe nicht geeignet, deten Außenwand der Austragkammer in Strömungsum eine zufriedenstellende Lösung zu schaffen. richtung erstreckenden Wandungsabschnitt aufweist,

Es wurden umfangreiche Untersuchungen hinsieht- 25 der eine Fortsetzung der Innenwand des Reinluft-

lich der durch angesaugte Fremdkörper hervorgerufe- kanals bildet, und daß der Durchgangsquerschnitt

nen Schäden angestellt, wobei festgestellt wurde, daß zwischen der Austragkammer und der Außenwand

die meisten Fremdkörper nicht etwa direkt von vorn, des Rohluftansaugkanals zumindest gleich dem

sondern vielmehr von der Seite her in den Einlaß Durchgangsquerschnitt des Reinluftkanals ist.

des Abscheiders eintreten. Es besteht nur geringe 30 Vorteilhaft bildet die Innenwandung der Austrag-

Aussicht, Partikeln, die sich im Winkel zur Mittel- kammer ein zur Mündung hinführendes Leitelement,

linie bewegen, in einer Sammelzone einzufangen, da Durch diese Ausführung ergibt sich eine besonders

sich diese Partikeln in dem in den Einlaß eintreten- störungsfreie Strömung der Luft,

den Luftstrom hin- und herbewegen, oder in den Um diese Wirkung noch zu unterstützen und eine

äußeren Bereichen des Luftstroms nahe den äußeren 35 Führung für die Fremdkörper in die Austragkammer

Wänden des Einlasses eingefangen werden. Die Mög- zu schaffen, sieht die Erfindung vor, daß die Wan-

lichkeit, die Partikeln bei einer plötzlichen Umlen- dung der Austragkammer stirnseitig gekrümmt ist

kung des Luftstroms an der Sammelkammer vorbei und in eine in Strömungsrichtung zur Achse hin ge-

durch Zentrifugalkraft in die Sammelkammer zu richtete Leitfläche übergeht.

schleudern, ist gering. Es ist zwar möglich, durch 40 In einer bevorzugten Ausführung ist die die Ausstarke Veränderung der Luftstromrichtung die Wahr- tragmündung begrenzende Leitfläche die Mantelscheinlichkeit der Partikelabscheidung zu vergrößern, fläche eines Kegelstumpfes, dessen Spitzenwinkel aber hierbei entsteht sofort die Gefahr der Turbulenz. etwa 60° beträgt, und weist die Auslaßmündung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einen größeren Durchmesser als der Innendurchmes-

Abscheider für Fremdkörper, wie Staub und Wasser- 45 ser des Reinluftkanals auf.

tröpfchen, aus einem sich mit hoher Geschwindigkeit Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn

bewegenden Gasstrom zu schaffen, der eine maximale das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius und

Abscheidung von Fremdkörpern bei minimalem dem kleinsten Durchmesser der Wandung des Roh-

Druckverlust und unter Vermeidung von Turbulenz luftansaugkanals zwischen 0,12 und 0,13 liegt und

erzielt. 50 daß das Verhältnis zwischen dem kleinsten Durch-

Erfindungsgemäß ist zum Abscheiden der Fremd- messer des Rohluftansaugkanals und dem Abstand

körper ohne nennenswerte Strömungsstörung des desselben bis zum Leitprofil, nämlich der Stirnfläche

Luftstroms aus der angesaugten Luft vorgesehen, daß der Austragkammer etwa in der Größenordnung von

der Rohluftansaugkanal axial durch den Reinluft- 3,3 bis 4,2 liegt.

kanal fortgesetzt ist und daß die Wandung des Roh- 55 Um die in die Austragkammer gelangenden Fremdluftkanals stromauf der Mündung der Austragkam- körper kontinuierlich abzuführen, sieht die Erfindung mer zur Achse des Abscheiders hin eingezogen und vor, daß die Austragkammer mit einer Entleerungsim Bereich der Austragkammer ausgewölbt ist und vorrichtung für die Fremdkörper verbunden ist. daß die Außenwandung der Austragkammer im Be- Zweckmäßig ist hierbei vorgesehen, daß die Ausreich der Auswölbung ein nach außen gerichtetes 60 tragkammer durch eine Trennwand in zwei konzen-Leitelement bildet. irische Räume unterteilt ist, die durch einen Ring-

Das Problem wird dabei durch eine Stromlinien- spalt in Verbindung stehen, und daß der innenlie-

förmige Führung der angesaugten Luft gelöst, bei gende Raum mit der Austragkammermündung und

der die Fremdkörper gebündelt und gewissermaßen der außenliegende Raum über eine Leitung mit einer

fokussiert auf die Sammelkammer hin gerichtet 65 Aufnahmevorrichtung verbunden ist.

werden. Zur sicheren und zwangläufigen Führung der

Hierbei werden die in der angesaugten Luft ent- Fremdkörper zur Mündung der Auslaßkammer hin

haltenden Fremdkörper beim Eintritt in den Rohluft- sieht die Erfindung vor, daß ein Teil der Innen-

wandung des inneren Raumes der Austragkammer mit einem stromlinienförmigen Rotationskörper verbunden ist, der konzentrisch zur Austragkammer einen Ringspalt zur Mündung bildend angeordnet ist, und der in Strömungsrichtung einen sich konisch erweiternden Abschnitt aufweist, der in einen nach außen gekrümmten Abschnitt übergeht, der eine die Fremdkörper in die Mündung der Austragkammer ablenkende Prallfläche bildet.

Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Rotationskörper einen äußeren Überzug aus elastomerem Material aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes soll nunmehr an Hand der Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt des Abscheiders gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen schematische Längsschnitt des Abscheiders.

Es wird in die Zeichnungen, insbesondere auf F i g. 1 Bezug genommen, in der ein Triebwerk 10, beispielsweise ein Gasturbinentriebwerk od. dgl., gezeigt ist. Das Triebwerk 10 hat einen Kompressor 11 mit einem ringförmigen Reinluftkanal 12, der von einer äußeren Wand 14 und einer inneren Wand 15 gebildet ist und sich vom Kompressor 11 nach vorn erstreckt, wobei die innere Wand 15 als Gehäuse für einen Anlassermotor 10' dient.

Der ringförmige Reinluftkanal 12 weist einen damit verbundenen Rohluftansaugkanal 16 auf, der durch eine äußere Wand 17 begrenzt wird, die eine Verlängerung der äußeren Wand 14 des ringförmigen Reinluftkanals 12 bildet.

Die äußere Wand 17, die vorzugsweise kreisförmig ist, hat einen Umfang, der wenigstens gleich dem Umfang der äußeren Wand 14 des Reinluftkanals 12 ist. Wie ersichtlich, nimmt der Durchmesser der äußeren Wand 17 nach vorn hin vom Reinluftkanal 12 zunächst über einen beträchtlichen Abstand zu, dann jedoch wieder ab, bis er an der Stelle 18 ein Minimum erreicht. Danach nimmt der Durchmesser der äußeren Wand 17, bis er die vorderste Stelle 19 des Rohluftansaugkanals 16 erreicht, wieder zu.

Die äußere Wand 17 verläuft mit einem im wesentlichen konstanten Radius von der Stelle 18 bis zu der Stelle 19. Der Radius kann leicht für jeden Minimumdurchmesser des Einlasses bestimmt werden, wie dies später noch beschrieben wird. Wenn der Radius im Verhältnis zum Minimumdurchmesser des Rohluftansaugkanals zu klein ist, tritt eine Teilung des Luftstroms, verbunden mit Turbulenz auf, wodurch Druckverluste entstehen. Wenn der Radius zu groß ist, wird die Wirksamkeit der Abscheidung vermindert.

Die äußere Wand 17 des Rohluftansaugkanals 16 umgibt mit Abstand eine Austragkammer 20 und bildet mit dieser einen ringförmigen Luftkanal 21, der den Rohluftansaugkanal 16 mit dem Reinluftkanal 12 verbindet. Die Austragkammer 20 weist eine profilierte Außenwandung 22 auf, die eine Fortsetzung der inneren Wand 15 des Reinluftkanals 12 bildet.

Die Außenwandung 22 hat einen geringen Abstand zur inneren Wand 15, wobei eine Dichtung 23 zwischen der Außenwandung 22 und der Innenwand 15 des Reinluftkanals angeordnet ist. Am Ende der Außenwandung 22 ist in einer Ausnehmung ein Ring 51 aus vergütetem Stahl angeordnet und mit der inneren Fläche desselben verbunden, so daß ein glatter Übergang zu der übrigen inneren Fläche der Außenwandung 22 entsteht. Der Ring 51 schützt die vorzugsweise aus imprägniertem Glasfasermaterial hergestellte Außenwandung 22, wenn sie beim Einbau um den Startermotor 10' nicht fluchten sollte.

Der Umfang der profilierten Außenwandung 22, der vorzugsweise kreisförmig ist, nimmt zum vorderen Abschnitt des Rohluftansaugkanals 16 zu und verläuft im wesentlichen parallel zur äußeren Wand 17 des Rohluftansaugkanals, um den ringförmigen Kanalabschnitt 21 zu bilden.

Es ist wichtig, zu bemerken, daß die Austragkammer 20 in der Zone der Außenwandung 22 eine Stromlinienform aufweist, um sicherzustellen, daß keine Lufttrennung erfolgt, wenn die Luft über die Austragkammer 20 hinwegströmt. Es ist keine spezielle aerodynamische Form erforderlich, da es nur notwendig ist, Wirbelbildungen zu vermeiden.

Nachdem der Durchmesser der Außenwandung 22 sein Maximum erreicht hat, nimmt er bis zum vordersten Stirnende 24 wieder ab. Die Außenwandung 22 weist eine Leitfläche 50 auf, die sich vom vordersten Stirnende 24 konisch nach rückwärts zur Achse des Triebwerks 10 hin erstreckt und mit Abstand zu einem stromlinienförmigen Rotationskörper 31 endet, um eine Mündung 30 für Fremdkörper in die Austragkammer 20 zu bilden.

Die konische Leitfläche 50 der Außenwandung 22 ist konzentrisch zur Achse des Triebwerks 10 angeordnet und hat einen spitzen Winkel von etwa 60°, der als der günstigste Winkel zur Entfernung von Wassertröpfchen aus der Rohluft ermittelt wurde.

Die Austragkammer 20 weist eine Innenwandung 25 auf, die mit der Außenwandung 22 verbunden ist. Die Innenwandung 25 wirkt mit der Außenwandung 22 zusammen, um die Austragkammer für Fremdkörper zu begrenzen. Die Austragkammer 20 ist durch eine Trennwand 28, die aus einem Stück mit der Innenwandung 25 bestehen kann, in ringförmige Kammern 26 und 27 unterteilt. Die Trennwand 28 endet mit Abstand zur konischen Leitfläche 50 der Außenwandung 22, um einen Ringspalt 29 zu bilden, der die Räume 26 und 27 der Austragkammer verbindet.

Die Innenwandung endet mit Abstand zum inneren freien Ende der konischen Leitfläche 50 der Außenwandung 22, um die Mündung 30 in den ringförmigen Raum 26 der Antragkammer zu bilden. Der stromlinienförmige Rotationskörper 31, der einen Teil der Austragkammer 20 bildet, ist mit der Innenwandung 25 nahe der Mündung 30 verbunden. Der Rotationskörper 31 bildet eine Stirnabdeckung für den Startermotor 10' des Triebwerks 10.

Die Mantelfläche des konzentrisch im Rohluftansaugkanal 16 liegenden Rotationskörpers 31 ist in Strömungsrichtung gesehen zunächst als spitzer Kegel mit seiner gerundeten Spitze vor dem Einlaß des Rohluftansaugkanals liegend ausgebildet und geht dann in einen nach außen gekrümmten Abschnitt bis zum inneren Ende 33 über, wobei der Krümmungsradius kleiner ist als der der Außwnand 17 an der Stelle 18. Obwohl der stromlinienförmige Rotationskörper 31 nicht unbedingt notwendig ist, um eine Trennung zu bewirken, soll er so ausgebildet sein, daß ein geringerer Reflexionswinkel der Fremdkörper nach dem Aufprall erreicht wird. Es kann auch ein stoßdämpfendes Material, beispielsweise

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eine Gummischicht od. dgl., als Überzug verwendet des Rohluftansaugkanals 16 über mehrere in Umwerden, um den Rückprall nach dem Auftreffen zu fangsrichtung mit Abstand in der äußeren Wand 17 dämpfen. Hierdurch wird die Anzahl der Teilchen, vorgesehenen öffnungen 44 in Verbindung. Auf diese welche wieder in den Hauptluftstrom gelangen, nach- Weise erzeugt die durch den Luftkanalabschnitt 21 dem sie den stromlinienförmigen Rotationskörper be- 5 strömende Luft einen Sog am Spalt 29 zwischen den aufschlagt haben, vermindert. Es ist zu beachten, daß, Räumen 26, 27 der Austragkammer 20 mittels der wenn die Form des stromlinienförmigen Rotations- öffnungen 44, des Verteilerrohres 43, der Leitung 42, körpers 31 vollständig konisch wäre, mehr Fremd- der Austragvorrichtung 41 und der Leitung 34. körperteilchen in den den Rohluftansaugkanal 16 zu Dieser Sog bewirkt die Austragung der Fremd-

dem Reinluftkanal 12 durchströmenden Luftstrom io körperteilchen aus dem Austragkammerraum 26 zurückprallen würden, als in der Mündung 30 der durch den Spalt 29, den Raum 27 und die Leitung Austragkammer 20 aufgefangen würden. Die mit 34 zu der Austragvorrichtung 41. Die Teilchen kön-Fremdkörperteilchen geladene Luft strömt um die nen, falls erwünscht, durch einen Deckel entfernt durch die Außenwandabschnitte 18,19 gebildete werden. Natürlich kehrt die Luft, die durch die Mün-Lippe des Rohluftansaugkanaleinlasses herum, von 15 dung 30 in die Austragkammer 20 abgelenkt wird, wo die Fremdkörper gebündelt auf die Austragkam- wieder in den Luftstrom des Reinluftkanals 12 durch mer 21 gerichtet werden. Es ist festgestellt worden, die Öffnungen 44 zurück. Somit ist eine Vorrichtung daß die meiste Luft vom Umfang der Lippenkanten zur zwangläufigen Austragung der Fremdkörperteilher eintritt. Auf jeden Fall kommt eine Bündelwir- chen nach außen vom Rohluftansaugkanal 16, und kung infolge der Trägheit der Teilchen zustande, 20 zwar ohne eine wesentliche Gewichtszunahme der welche dazu neigen, sich weiter in der eingenomme- Vorrichtung und ohne einen wesentlichen Drucknen Richtung zu bewegen, während der Luftstrom abfall der durch den Rohluftansaugkanal 16 ströum die als Leitelement ausgebildete Außenwandung menden Luft, geschaffen. Hierdurch wird der Druck-22 der Austragkammer 20 abgelenkt wird, um in den verlust der Luft reduziert, um den Leistungsabfall zum Kompressor 11 führenden Reinluftkanal 12 zu 25 des Triebwerks 10 auf ein Minimum zu beschränken, gelangen. Es wurde festgestellt, daß das Verhältnis zwischen

Die Lippe des Rohluftansaugkanaleinlasses spielt dem kleinsten Durchmesser der Außenwand 17 des eine wichtige Rolle bei der Ausrichtung der Teil- Rohluftansaugkanals 16 an der Stelle 18 und dem chen, die schräg zur Achse des Triebwerks in den Abstand desselben bis zu der Stirnfläche 24 der als Lufteinlaß des Triebwerks gelangen. Es ist wichtig, 30 Leitprofil ausgebildeten Außenwandung 22 der Ausdaß diese Luft zur Achse des Triebwerks hin ge- tragkammer20 in der Größenordnung von 3,3 bis richtet wird, um den Teilchen eine Richtung zu er- 4,2 liegen sollte.

teilen, bevor die Luft in den Luftkanalabschnitt 21 Der zur Bildung der Außenwand 17 zwischen den

eintritt. Die Form der Lippe des Einlasses bewirkt Stellen 18 und 19 verwendete konstante Radius muß diese Richtungsgebung, und infolgedessen muß der 35 eine bestimmte Beziehung zum kleinsten Durchmes-Radius der Lippe zwischen den Abschnitten 18 und ser der Außenwand 17 an der Stelle 18 haben. Dies 19 im Verhältnis zum Minimumradius des Einlasses ist darauf zurückzuführen, daß der konstante Radius stehen. Das tatsächliche Verhältnis kann durch Ver- die Menge der Teilchen bestimmt, die auf den stromsuche für gegebene Minimumdurchmesser festgestellt linienförmigen Rotationskörper 31 treffen und in die werden. Es ist auch notwendig, daß der Abstand 4° Mündung 30 der Austragkammer 20 angelenkt werzwischen der Einlaßlippe und der Mündung 30 der den. Der Bereich dieses Verhältnisses liegt zwischen Austragkammer 20 experimentell bestimmt wird, um 0,12 und 0,13.

sicherzustellen, daß die Teilchen nicht über die Mün- Während die Erfindung für ein Ausführungsbeidung hinausschießen oder, wenn der Rotationskörper spiel beschrieben worden ist, das kreisförmige Wände 31 verwendet wird, nicht in den Luftstrom zurück- 45 benutzt, wird darauf hingewiesen, daß andere Gestalprallen. Dieser Abstand kann als Verhältnis zwischen tungen verwendet werden können. Beispielsweise dem Minimumdurchmesser und dem Abstand fest- könnten die verschiedenen Teile eine rechteckige gelegt werden. Jede der vorstehenden Bemessungen Form aufweisen. Während die Erfindung in Verbinkann leicht mit verhältnismäßig einfachen Versuchen dung mit dem Lufteinlaßkanal eines Gasturbinennach der Lehre der Erfindung bestimmt werden. 50 triebwerks beschrieben worden ist, soll betont wer-Wie in F i g. 2 gezeigt, werden die Partikeln aus der den, daß der Abscheider in Verbindung mit irgend-Austragkammer 20 über eine Leitung 34 ausgetra- einer luftansaugenden Maschine verwendet werden gen, die mit dem Raum 27 der Austragkammer 20 kann.

verbunden ist. Die Leitung 34 geht durch den Luft- Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein

kanalabschnitt 21 und würde dazu neigen, eine Tür- 55 beträchtlicher Anteil der Teilchen, die eine Größe bulenz der durch den Kanal strömenden Luft her- haben, die 10 Mikron überschreitet, aus der Luft, vorzurufen. Um dies zu vermeiden, ist die Leitung die durch den inneren Durchgang eines Triebwerks in einer stromlinienförmigen Verkleidung ange- strömt, abgeschieden wird, wobei der Energieverlust ordnet. des Triebwerks auf weniger als 1 °/o gehalten wird. Ein

Wie in F i g. 2 gezeigt, ist die Leitung 34 mit einer 60 weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Aufnahmevorrichtung 41 verbunden, die außen am Fremdkörper aus der Luft abgesondert werden, die Rohluftansaugkanal 16, beispielsweise am Rumpf in den Einlaß einer luftansaugenden Maschine strömt, eines Hubschraubers, angebracht ist. Von der Auf- ohne die Strömungsbahn der Luft wesentlich zu benahmevorrichtung 41 erstreckt sich eine zweite Lei- einträchtigen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist tung 42 (s. Fig. 1 und 2), die mit einer ringförmigen 65 darin zu sehen, daß der Abscheider für Fremd-Leitung 43 verbunden ist, die an der Außenwand 17, stoffe zwangläufig einen Unterdruck an der Austragdiese umgebend, befestigt ist. Die Leitung 43 steht kammermündung aufrechterhält, ohne das Gewicht mit dem Innenraum des Luftkanalabschnittes 21 des Abscheiders wesentlich zu erhöhen.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Erfindung das Problem der Absonderung von Teilchen kleiner Größenordnung befriedigend gelöst hat, ohne daß hierbei wesentliche Leistungs- bzw. Druckverluste im Triebwerk eintreten. Mit dem erfindungsgemäßen Abscheider werden diese erwünschten Ergebnisse erzielt, indem der Einlaß des Abscheiders als Bündelungsvorrichtung benutzt wird, um die Teilchen zu konzentrieren, wenn sie in den Abscheider und in die Zone der Austragkammer gelangen. Infolge sorgfältiger Ausführung des die Fremdkörper bündelnden Rohluftansaugkanals bleibt der Luftstrom gleichmäßig und ununterbrochen, wobei die Fremdkörperteilchen, die vom Luftstrom mitgeführt werden, nicht mehrere Male den Luftstrom passieren müssen, um die Austragkammer zu erreichen. Das Ergebnis dieser Anordnung ist in einer unmittelbaren und wirksamen Trennung im Rohluftansaugkanal zu sehen, wobei praktisch keine Druckverluste auftreten.

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Abscheider zum Reinigen der Ansaugluft von Brennkraft- und anderen luftansaugenden Maschinen, mit konzentrisch zum Rohluftansaugkanal angeordneter Austragkammer für Verunreinigungen und mit Strömungsleiteinrichtung im Rohluftansaugkanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohluftansaugkanal (16) axial durch den Reinluftkanal (12) fortgesetzt ist und daß die Wandung (19,18,17) des Rohluftkanals stromauf der Mündung (30) der Austragkammer (20) zur Achse des Abscheiders hin eingezogen und im Bereich der Austragkammer ausgewölbt ist und daß die Außenwandung (22) der Austragkammer im Bereich der Auswölbung (17) ein nach außen gerichtetes Leitelement bildet.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wand (17) des Rohluftansaugkanals (16) einen Durchmesser aufweist, der wenigstens so groß wie der Außenwanddurchmesser des Reinluftkanals (12) ist, und daß die Austragkammer (20) einen sich von der als Leitelement (22) ausgebildeten Außenwand (22) der Austragkammer (20) in Strömungsrichtung erstreckenden Wandungsabschnitt aufweist, der eine Fortsetzung der Innenwand (15) des Reinluftkanals (12) bildet, und daß der Durchgangsquerschnitt zwischen der Austragkammer und der Außenwand (17) des Rohluftansaugkanals zumindest gleich dem Durchgangsquerschnitt des Reinluftkanals ist.

3. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (25, 31) der Austragkammer (20) ein zur Mündung (30) hinführendes Leitelement bildet.

4. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (22, 24, 50) der Austragkammer (20) stirnseitig (24) gekrümmt ist und in eine in Strömungsrichtung zur Achse hin gerichtete Leitfläche (50) übergeht.

5. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Austragkammermündung (3 ) begrenzende Leitfläche (50) die Mantelfläche eines Kegelstumpfes ist, dessen spitzen Winkel etwa 60° beträgt, und daß die Auslaßkammermündung (30) einen größeren Durchmesser aufweist, als der Innendurchmesser des Reinluftkanals (12).

6. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius und dem kleinsten Durchmesser der Wandung (17) des Rohluftansaugkanals (16) zwischen 0,12 und 0,13 liegt und daß das Verhältnis zwischen dem kleinsten Durchmesser des Rohluftkanals und dem Abstand desselben bis zum Leitprofil (22, 24, 50), nämlich der Stirnfläche (24) der Austragkammer (20), etwa in der Größenordnung von 3,3 bis 4,2 liegt.

7. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragkammer (20) mit einer Austragvorrichtung (41 bis 44) für die Fremdkörper verbunden ist.

8. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragkammer (20) durch eine Trennwand (28) in zwei konzentrische Räume (26,27) unterteilt ist, die durch einen Ringspalt (29) in Verbindung stehen, und daß der innenliegende Raum (26) mit der Austragkammermündung (30) und der außenliegende Raum (27) über eine Leitung (34) mit einer Austragvorrichtung (41) verbunden sind.

9. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Innenwandung (25) des inneren Raumes (26) der Austragkammer (20) mit einem stromlinienförmigen Rotationskörper (31) verbunden ist, der konzentrisch zur Austragkammer (20), einen Ringspalt zur Mündung (30) bildend, angeordnet ist, und der in Strömungsrichtung einen sich konisch erweiternden Abschnitt aufweist, der in einen nach außen gekrümmten Abschnitt übergeht, der eine die Fremdkörper in die Mündung (30) der Austragkammer (20) ablenkende Prallfläche bildet.

10. Abscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (31) einen äußeren Überzug aus elastomerem Material aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 733 263;
französische Patentschrift Nr. 997 769;
britische Patentschriften Nr. 570 910, 581 209,
388;
USA.-Patentschriften Nr. 2 047 568, 2 393 303.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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