DE19711625A1 - Flüssigkeitsabtrennsystem - Google Patents

Description

In einem Flüssigkeitsabtrennsystem wird Flüssigkeit, welche häufig in Form von Tropfen oder Aerosolen vorliegt, von einem Gasstrom durch eine Vorrichtung abgetrennt oder separiert, wie z. B. eine Koaleszenzvorrichtung, im folgenden kurz "Koaleszer" genannt. Die Flüssigkeit wird in einem Behälter gesammelt und aus dem Behälter entleert.

Ein Beispiel für die Verwendung eines Systems dieses Typs ist ein Flugzeugsystem, welches verwendet wird, um Hydraulikreser­ voirs mit Druck zu versorgen. Abzapfluft von den Flugzeughaupt­ triebwerken und/oder Abzapfluft von Hilfstriebwerken wird dem Reservoir über eine Druckerzeugungseinheit für das Reservoir zugeführt. Diese Druckerzeugungseinheit für das Reservoir be­ reitet die dem Hydraulik-Reservoir zugeführte Luft durch Fil­ tern, Abtrennen von Wasser und Druckregulierung auf.

Das Abtrennsystem bildet einen Teil der Wasserabtrennanlage. Freies Wasser und Wasseraerosole werden koaleszierengelassen, und das erhaltene Wasser läßt man durch Schwerkraft in einen Behälter fallen oder tropfen. Das Wasser wird aus dem Behälter durch die Betätigung eines Ablaßventiles von Hand entleert.

Im allgemeinen findet man die Druckversorgungseinheit des Re­ servoirs an sehr beengten Stellen. Die Wartung ist sehr schwie­ rig und wird häufig, wenigstens in der Theorie, alle 250 Flug­ stunden durchgeführt. Jedoch kann bei einem solchen Zeitpunkt, falls die Temperatur unter 0°C liegt, eine Entleerung von Hand unmöglich sein, da das Wasser gefroren sein wird.

Dadurch kann die wirksame Funktion der Druckversorgungseinheit für das Reservoir beeinträchtigt oder gar verhindert sein, da die Ansammlung von Wasser in der Einheit so groß sein kann, daß die den Hydrauliksystemen zugeführte Luft nicht wasserfrei ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flüssigkeitsabtrennsystem zu schaffen, bei dem die oben beschriebenen Probleme minimiert oder gar vollständig vermieden sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Flüssigkeitsabtrennsystem dadurch gelöst, daß dieses gemäß einer ersten Ausführungsform der Er­ findung ein Gehäuse umfaßt, welches eine Flüssigkeitsabtrenn­ vorrichtung enthält, wobei das Gehäuse die abgetrennte Flüssig­ keit aufnimmt. Das Gehäuse weist einen Kanal auf, welcher in einen von einem Ventil kontrollierten Auslaß führt, wobei das Ventil ein druckbetätigtes Ventil ist und automatisch in vorge­ gebenen Zeitabständen oder periodisch arbeitet, um den Auslaß zu öffnen und die Flüssigkeit aus dem Gehäuse abzulassen.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Druckversorgungsein­ heit für Reservoire eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, welche einen Einlaß zur Verbindung mit einer Quelle von unter Druck stehender Luft und einen Auslaß zur Verbindung mit einem Hydraulikreservoir umfaßt, wobei die Einheit ein Flüssigkeitsabtrennsystem wie oben beschrieben umfaßt.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen und/oder werden im folgen­ den anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

Im folgenden wird eine mehr ins einzelne gehende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung als Beispiel gegeben, wobei Bezug genommen wird auf die Zeichnung, welche einen Querschnitt durch einen Teil eines Flüssigkeitsabtrennsystems einer Druck­ versorgungseinheit für ein Reservoir eines Flugzeugs darstellt.

Das in der Zeichnung gezeigte System umfaßt ein Gehäuse 10 mit einem Boden 11 und einer umgebenden Seitenwandung 12. Das Ge­ häuse 10 weist darüber hinaus ein geschlossenes oberes Ende (nicht gezeigt), einen Einlaß (nicht gezeigt) für mit Wasser beladene Luft und einen Auslaß (nicht gezeigt) für Luft auf, aus welcher das Wasser entfernt wurde. Der Einlaß ist so ange­ schlossen, daß er Abzapfluft aus einer Quelle von unter Druck stehender Luft aufnehmen kann. Dies kann eines der Antriebs­ systeme eines Luftfahrzeugs, insbesondere Flugzeugs sein, bei­ spielsweise entweder die Haupttriebwerke des Luftfahrzeugs oder ein Hilfstriebwerk. Der Auslaß kann mit einem Druckregler ver­ bunden sein.

Das Gehäuse 10 umfaßt ein koaleszierendes Element 13, in Form eines im wesentlichen rohrförmigen Filterelements. Der Einlaß führt zu dem Inneren des Elements 13 und, indem die Luft durch das Element in einer radial nach außen gerichteten Richtung hindurchtritt, wird das Wasser durch das Element koalesziert und fällt in der Form von Tröpfchen 14 ab, welche in das Volu­ men 15 von bereits zuvor koalesziertem Wasser gelangen.

Das Element 13 kann zum Beispiel aus einer Masse eines Faser­ gewirrs gebildet sein. Ein solches Filter wird von Pall Corpo­ ration unter der Marke "PROFILE" vertrieben.

Der Boden 11 des Gehäuses 10 umfaßt ein Ventil zum Steuern des Abfließens des koaleszierten Wassers. Das Gehäuse 10 ist mit einer Bohrung 16 versehen, welche mit einem Ende mit einem Druckeinlaß 17 verbunden ist und deren anderes Ende zu einem Kanal 18 führt, welcher koaxial mit der Achse der Bohrung 16 ausgebildet ist und sich von einem ersten offenen Ende 19 bei der Bohrung 16 zu einem zweiten offenen Ende 20 erstreckt, wel­ ches sich am Ende des Bodens 11 befindet. Ein Kolben 21 ist gleitverschieblich in der Bohrung 16 angeordnet und hat eine Kolbenfläche 33, welche zu dem Einlaß 17 hinweist. Der Kolben 21 ist mit einer Stange 22 ausgestattet, welche einen radial dickeren Abschnitt 23 innerhalb der Bohrung 16 aufweist. Der dickere Abschnitt 23 ist mit einer kegelförmig sich verjüngen­ den Schulter 24 mit einem dünneren Stangenabschnitt 25 inner­ halb des Kanals 18 verbunden. Der Radius des dünneren Stangen­ abschnitts 25 ist so gewählt, daß es einen ringförmigen Raum 26 zwischen dem dünneren Stangenabschnitt 25 und der Kanalwandung 18 gibt. Ein Auslaßkanal 27 führt von dem Boden 11 zu diesem Teil des Kanals 18.

Eine Dichtung 35 erstreckt sich rund um den Kolben 21 und dich­ tet zwischen dem Kolben 21 und der Bohrung 16 ab.

Der dünnere Stangenabschnitt 25 führt wiederum zu einem dritten Stangenabschnitt 28, welcher enganliegend gleitend in den Kanal 18 paßt. Eine Dichtung 34 erstreckt sich rund um diesen Ab­ schnitt 28 und dichtet zwischen dem Abschnitt 28 und dem Kanal 18 ab. In der Stellung des Kolbens 21 und der Stange 22, wie sie in der Figur gezeigt ist, steht ein entfernt von dem Kolben 21 angeordnetes Ende der Stange 22 aus dem zweiten offenen Ende 20 des Kanals 18 hervor.

Der dickere Stangenbereich wird von einer Schraubenfeder umge­ ben, welche zwischen einer Oberfläche 30 des Kolbens und einer ringförmigen Endfläche 31 der Bohrung 16 wirkt.

An einem unteren Punkt der Wandung der Bohrung 16 ist ein Aus­ laß 32 angeordnet.

Im Betrieb wird der Drucklufteinlaß 16 mit einer Abzapfluft­ quelle, wie z. B. einer Antriebseinheit eines Luftfahrzeugs ver­ bunden, beispielsweise der Luftfahrzeughaupttriebwerke oder einem Hilfstriebwerk. Wenn das Antriebssystem arbeitet, wird Luft mit einem Druck, welcher höher als der Umgebungsdruck ist, der Kolbenfläche 33 des Kolbens zugeführt. Dies bewirkt, daß die Feder 29 zusammengedrückt wird, und zwingt die kegelförmig sich verjüngende Schulter 24 in das erste offene Ende 19 des Kanals 18. Dadurch wird so eine Verbindung zwischen dem Kanal 27, welcher von dem Boden 11 herführt, und dem Auslaß 32 in der Bohrung 16 verhindert. Ferner wird das Ende der Stange 22 in einer Stellung gehalten, in der es aus dem zweiten offenen Ende 20 der Bohrung 18 hervorsteht, um anzuzeigen, daß das Ventil geschlossen ist.

Wenn die Antriebseinheit stoppt (zum Beispiel, wenn die Trieb­ werke abgestellt werden), wird keine Luft unter Druck mehr zu dem Luftdruckeinlaß 17 gefördert und damit zu der Kolbenfläche 33 des Kolbens 21. Die Feder 29 arbeitet dann so, daß der Kol­ ben 21 in Richtung zu dem Luftdruckeinlaß 17 bewegt wird. Die­ ses wiederum bewegt die kegelförmig sich verjüngende Schulter 24 von dem ersten offenen Ende 19 des Kanals 18 weg und erlaubt damit den Fluß von Wasser aus dem Gehäuse 10 durch den Auslaß­ kanal 27 zu dem Raum 26, rund um den dünneren Stangenabschnitt 25, in die Bohrung 16 und hinaus zu dem Auslaß 32. Das Ende der Stange 22, welches entfernt von dem Kolben 21 angeordnet ist, wird ebenfalls in das zweite offene Ende 20 des Kanals 18 zu­ rückgezogen, um anzuzeigen, daß das Ventil offen ist.

In dieser Weise wird das Ventil jedesmal betätigt, wenn das An­ triebssystem abgeschaltet wird. Beispielsweise in den Fällen, in denen das Antriebssystem das Haupttriebwerk des Luftfahr­ zeugs darstellt, wird das Ventil geöffnet jedesmal, wenn das Triebwerk ausgeschaltet wird. Es kann natürlich sein, daß dies stattfindet, wenn die Umgebungstemperatur beim oder unterhalb des Gefrierpunkts liegt, so daß ein Entleeren verhindert wird. Das Gehäuse ist jedoch ausreichend groß, um Wasser/Eis zu spei­ chern, so daß eine gewisse Zahl von Fehlfunktionen, bei denen kein Wasser abgeführt wird, aufgefangen werden kann, bevor das Ventil wieder Wasser ablassen kann, wenn keine Frostbedingungen herrschen.

Es ist ersichtlich, daß das oben im Zusammenhang mit der Zeich­ nung beschriebene System nicht notwendigerweise in einem Luft­ fahrzeug verwendet werden muß, es kann in jedem anderen Ab­ trennsystem verwendet werden. Das Gas muß nicht Luft sein, und die Flüssigkeit muß nicht notwendigerweise Wasser sein. Wenn das System nicht in einem Luftfahrzeug verwendet wird, kann der Luftdruckeinlaß 17 mit jeder anderen sich von Zeit zu Zeit än­ dernden Luftdruckquelle verbunden werden.

Es ist ferner klar, daß die oben beschriebene Anordnung umge­ kehrt funktionieren kann, wobei das Ventil offen ist, wenn Luftdruck angewendet wird, und geschlossen, wenn der Luftdruck entfernt wird.

Die Anzeige, die durch das hervorstehende Ende des dritten Stangenabschnitts 28 gebildet wird, ist optional.

Das Ventil muß nicht notwendigerweise in einer Verlängerung des Gehäuses unterhalb des Gehäuses 10 bzw. unterhalb des Bodens 11 aufgenommen sein, denn das Ventil kann separat angeordnet sein. Ferner muß das Ventil nicht durch einen Differenzdruck betätigt sein, es kann auch durch einen Druck, der nur auf eine einzelne Fläche wirkt, betätigt sein.

Claims (14)

1. Flüssigkeitsabtrennsystem, umfassend ein Gehäuse (10) mit einem Flüssigkeitsseparator (13), wobei das Gehäuse (10) abgetrennte Flüssigkeit aufnimmt, wobei das Gehäuse (10) einen Kanal aufweist, welcher zu einem ventilgesteuerten Auslaß (19, 21) führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) ein druckbetätigtes Ventil ist und automatisch arbeitet, um von Zeit zu Zeit, gegebenenfalls periodisch, den Auslaß (18) zu öffnen und Flüssigkeit aus dem Gehäuse (10) abzulassen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (18) normalerweise durch ein Ventilglied (21) blockiert wird, wobei das Ventilglied (21) von Zeit zu Zeit automatisch öffnet, um die Flüssigkeit abzulassen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) ein Differenzdruckventil ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (21) durch den Druck in einer geschlossenen Position gehalten wird, wobei eine Vermin­ derung dieses Drucks bewirkt, daß das Ventil (21) öffnet.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen Kolben (21) umfaßt, welcher in einer Bohrung (16) gleitverschieblich angeordnet ist, wobei der Kolben (21) in einer Stellung durch eine Feder vorgespannt ange­ ordnet ist, in der das Ventil den Auslaß (18) öffnet, wo­ bei der Kolben (21) mit einem Vorrat an unter variablem Druck stehenden Fluid verbunden ist, wobei der Kolben (21), wenn der Druck des Fluids auf einem höheren Wert ist, gegen die Federkraft bewegt wird, um das Ventil zu schließen, wobei der Kolben (21), wenn der Druck des Fluids auf einem niedrigen Wert ist, durch die Federkraft bewegt wird, um das Ventil zu öffnen.

6. System nach Anspruch 5, zur Ausrüstung eines Luftfahr­ zeugs, dadurch gekennzeichnet, daß der höhere und niedri­ gere Fluiddruck von einem Antriebssystem des Luftfahrzeugs zur Verfügung gestellt wird, wobei der höhere Druck von dem Antriebssystem geliefert wird, wenn dieses in Betrieb ist und der niedrigere Druck existiert, wenn das Antriebs­ system außer Betrieb ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (16) ein offenes Ende zur Umgebungsluft aufweist, daß ein Ende des Kolbens (21) der Umgebungsluft zugewandt ist, wobei die Federvorspannung, die durch die Feder hervorgerufen wird, gegen eine zweite Fläche des Kolbens (21) wirkt.

8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung (16) koaxial mit einem Teil des Kanals (18) ist, welcher von kleinerem Durchmesser als die Bohrung (16) ist und welcher von der Bohrung (16) weg­ führt, wobei der Kolben (21) mit einer Stange (22) ausge­ stattet ist, welche sich entlang der Bohrung (16) und dem Kanalteil erstreckt und welcher eine Schulter (24) auf­ weist, welche ein Ende des Kanalteils an der Bohrung (16) belegt, um den Kanalteil zu schließen.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (27) in einer Wandung der Bohrung (16) vorgesehen ist.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalteil ein offenes Ende (20) aufweist, welches dem Ende an der Bohrung (16) gegenüberliegend ist, wobei die Stange (22) ein entfernt von dem Kolben (21) angeordnetes Ende aufweist, welches sich von dem offenen Ende (20) weg erstreckt, wenn das Ventil geschlossen ist, und welches innerhalb des Kanalteils liegt, wenn das Ventil offen ist, um den Betriebszustand des Ventils anzuzeigen.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil in einem Teil des Gehäuses (10) unterhalb eines Bodens des Gehäuses (10) angeordnet ist.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Separator ein koaleszierendes Filterele­ ment (13) ist.

13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System mit einer Antriebsquelle verbunden ist, wobei die Öffnung des Ventils (21) unter Kontrolle der Antriebs­ quelle stattfindet, wenn die Antriebsquelle außer Betrieb genommen wird.

14. Druckversorgungseinheit für ein Reservoir eines Luftfahr­ zeugs, umfassend einen Einlaß zur Verbindung mit einer Druckluftquelle und einem Auslaß zur Verbindung zu einem Hydraulik-Reservoir, wobei die Einheit ein Flüssigkeits­ abtrennsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 umfaßt.