DE2126080A1 - Trennelement für Filter- und Abscheidevorrichtungen - Google Patents

Trennelement für Filter- und Abscheidevorrichtungen

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Description

PATENTANWALT
W 28'
an'^Jit or,i Mqin 70 Gzk/hk
Faudi-Feinbau GmbH., 6370 Oberurse l/Taunus
Trennelement für Filter- und Abseheidevorrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Trennelement, insbesondere in Zylinderform, für Filter- und Abscheidevorrichtungen zum Abscheiden von Feststoffen und Wasser aus Kraftstoff, insbesondere Kraftstoff für Düsentriebwerke, mit einer zue* st du chflossenen engporigen gefalteten, unter Verwendung von Glasfasern aufgebauten Filterschicht, einem gelochten Stutzkörper und mindestens einer engporigen Schicht.
Mit derartigen Filter- und Abscheidevorrichtungen, deren wichtigste Bauteile die Trennelemente sind, soll die Emulsion von Wasser mit Kraftstoff gebrochen werden, so daß das abgespaltene Wasser abgezogen werden kann, und sollen die in der Flüssigkeit vorhandenen Feststoff-Verunreinigungen abgeschieden werden« Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Abscheidung von Feststoffen und Wasser aus Kraftstoffen für Düsentriebwerke. Dabei muß bei einer Durchflußleistung bis 5000 l/min, eine Reinheit des abgegebenen Kraftstoffes von weniger als 0,5 mg/l Feststoffen und höchstens 5 Ppm Wasser gewährleistet sein. Es ist zu berücksichtigen, daß der zu reinigende Kraftstoff etwa 3% Wasser in Emulsionsform enthalten kann und die Feststoff-Verunreinigungen, z. B. Eisenoxid, zum überwiegenden Teil eine Korngröße unter 0,25 um haben und in einer Menge von etwa 75 mg/1 im verunreinigten Kraftstoff enthalten sein können. Gelegentlich wird sogar gefordert, daß der gereinigte Kraftstoff völlig wasserfrei ist.
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Um diesen Anforderungen zu entsprechen, müssen die eingangs· genannten Vorrichtungen, die beispielsweise aus der deutschen Patentschrift Nr. 1 134 785 bekannt sind, erhebliche Abmessungen haben, so daß sie nur schwierig in die Flugfeld-Tankwagen einzubauen sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein brennelement der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Leistung bei im wesentlichen unveränderten Abmessungen beträchtlich höher liegt als bei bekannten Trennelementen, so daß der Bau kleinerer Filter- und Wasserabscheidevorrichtungen ohne Leistungseinbuße möglich ist«
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Trennelement der eingangs genannten Art die zuerst durchflossen engporige Filterschicht aus einer gefalteten Lage von Glasfaserpapier und weitporigem Abstützgewebe sowie einem non-woven-Material aufgebaut ist und daß sich an den Stützkörper mindestens eine Lage eines engporigen non-woven-Materials anschließt» auf die eine oder mehrere Schichten eines lockeren weitporigen- non-woven-Materials aufgebracht sind. Die Leistung eines derartigen Trennelementes ist um etwa 40% gegenüber herkömmliehen Trennelementen erhöht; das Trennelement kann einen beachtlichen Grad von Verschmutzung ertragen, ohne durch den steigenden Differenzdruck zerstört zu werden oder Kanäle zu bilden, in denen keine ausreichende Filtrier- und Wasserabscheidewirkung mehr sichergestellt ist.
Es ist zwar bekannt (deutsche Patentschrift Nr. 1 134 785 und deutsche Offenlegungsschrift Nr. 1 611 083)» die zur Aufnahme der Verunreinigungen bestimmte erste Filterschicht mit Falten auszuführen, jedoch reicht diese Maßnahme nicht aus, die geforderte Leistungserhöhung, insbesondere hinsichtlich der Wasserabscheidung, zu verwirklichen. Es ist weiter bekannt, als koagulierendes Material Matten aus sehr feinfädigen Glasfasern zu verwenden (deutsche Patentschriften Nr. 972 747, Nr. 1 044 327 und Nr. 1 113 783). Aber auch damit läßt sich die gewünschte Leistungssteigerung des Trennelementes noch nicht erreichen.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist bei einem Trennelement in Zylinderform mit einem Rohr aus gelochtem Blech als Stützkörper vorgesehen, daß die eine oder mehreren Lagen von engporigem non-woven-Material mittels eines unter Vorspannung aufgewickelten weitporigen Stützmaterials auf das Stützrohr gepreßt werden und die eine oder mehreren äußeren Schichten von locker aufgebrachtem nonwoven-Material von einem Baumwollgewebe oder dergleichen umgeben sind. Damit wird in besonders vorteilhafter Weise die für die Wirkung der einzelnen Schichten bedeutsame unterschiedliche Zusammenpressung erreicht. Das engporige non-wöven-Material aus Kunststoffasern kann in der Art der Wirrfasermatten, Vliese, Nadelfilze oder dergleichen hergestellt und als Matte auf den Stützkörper aufgebracht, gegebenenfalls gewickelt sein und mittels eines weitmaschigen Gittergewebes an d«< Stutzkörper gepreßt werden. Bei der Ausführung des Trennelementes in Zylinderform kann in weiterer Ausbildung der Erfindung das engporige non-woven-Material als Hohlzylinder nahtlos oder
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aus Matten mit einer Längsschweiß- oder -klebenaht bestehend mit einem etwas geringeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Stützrohres hergestellt und mit Vorspannung aus diesen aufgezogen sein.
Das engporige Material wird aus Fasern mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25yum hergestellt. Als besonders vorteilhaft wurde die Ausführung herausgefunden, die ca. 60% Fasern mit einem Faserdurchmesser von ca. 20 um enthält.
Zweckmäßigerweise besteht das weitporige non-woven-Material aus Kunststoffasern oder Gemischen von Kunststoffasern, Natur- oder Cellulosefasern und gegebenenfalls Glasfasern und ist als flauschartige Matte gewickelt oder als flauschiger Hohlzylinder, nahtlos oder mit Längsschweiß- oder -klebenaht locker aufgezogen. Das weitporige Material hat einen kleinen Faserdurchmesser, wobei ca. 93% der Fasern einen Durchmesser
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von weniger als'pm haben und ein Faserdurchmesser von 20 yum nicht wesentlich überschritten wird.
Um eine bessere Ableitung von elektrostatischer Aufladung des Kraftstoffes zu ermöglichen, kann das äußere einhüllende Baumwollgewebe oder dergleichen mit Metallfäden durchwirkt sein. Sollen besonders große Wassertropfen erzielt werden, dann wird das Baumwollgewebe von einer sehr weitporigen non-woven-Schicht umgeben; vorzugsweise aus Fasern zwischen 10 und 100 mm Länge und einer Porengröße im eingehenden Zustand zwischen 50 und 500 im.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus der Darstellung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein Trennelement,
Figur 2 einen Teillängsschnitt an einem Ende des in Figur 1 gezeigten Trennelementes und
Figur 3 eine vereinfachte verkleinerte Ansicht eines Trennelementes mit teilweise aufgewickeltem weitporigem Stützmaterial.
Das Trennelement ist zylinderförmig aufgebaut; der zu filternde Kraftstoff wird dem Innenraum 1 des Trennelementes zugeführt und strömt im wesentlichen radial nach außen, wobei Feststoff-Verunreinigungen im Trennelement festgehalten werden, das abzuscheidende Wasser jedoch in Form von größeren koagulierten Tropfen ebenfalls radial nach außen gelangt, wo es in dieser Form leicht abgeschieden werden kann. Das Trennelement besitzt ein gelochtes Stützrohr 2, das an seinen Enden jeweils eine Kreisringscheibe 3 trägt, deren Ränder zum Trennelement hin umgebördelt sind und die Enden der einzelnen Trennelementschichten umgreifen.
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Die innerste Fiiterschicht besteht aus einer gefalteten Lage 4 von Glasfaserpapier und weitporigem Abstützgewebe sowie einem non-woven-Material. Die zur Vergrößerung ihrer Filterfläche gefaltete Lage 4 stützt sich innen an dem aus gelochtem Blech hergestellten Stützrohr 2 ab.
Auf das Stützrohr 2 ist eine Lage oder auch mehrere Lagen von engporigem non-woven-Material 5 aufgebracht, die der Nachfiltration und der Koagulierung des Wassers dient. Die Lage 5 ist aus Kunststoffasern in der Art der Wirrfasermatten, Vliese, Nadelfilze oder dergleichen hergestellt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist sie als Matte um das Stützrohr 2 mit Überlappung gewickelt. Die Fasern dieses Materials 5 haben einen Durchmesser zwischen 5 und 25 lim, wobei ca 60% der Fasern einen Durchmesser von ca. 20 mm haben. Auf die engporige Lage 5 ist Glasfaser-Gittergewebe 6 als weitporiges Stützmaterial schraubenförmig aufgewickelt (Figur 3), wobei die darunterliegende Lage 5 leicht komprimiert ) wurde. Das Glasfaser-Gittergewebe 6 ist imprägniert.
Bei der ebenfalls möglichen Ausführung der engporigen Lage als Hohlzylinder, der mit Vorspannung auf das Stützrohr aufgezogen wird, kann auch auf das weitporige Stutzmaterial 6 verzichtet werden.
An das Glasfaser-Gittergewebe 6 schließen sich nach außen zwei Schichten 7 eines lockeren weitporigen non-woven-Materials an, die in loser Wicklung ohne Komprimierung angebracht sind und von einem Baumwollstrumpf 8 eingehüllt und gehalten werden.
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Das weitporige non-woven-Material der beiden Schichten 7 ist flauschartig und besteht aus Kunststoffasern oder Gemischen von Kunststoffasern, Natur- oder Cellulosefasern und gegebenenfalls Glasfasern; es kann als Matten gewickelt oder als Hohlzylinder locker auf die darunter befindlichen Lagen des Trennelementes aufgezogen sein. Die Pasern der Schichten 7 haben zu ca. 9596 einen Durchmesser von weniger als 12 um, die übrigen Fasern überschreiten mit ihrem Durchmesser 20 u-n nicht wesentlich. Der äußere einhüllende Baumwollstrumpf 8 kann mit langfasrigen Metallfaden durchwirkt sein, die geerdet sind und eine Ableitung von elektrostatischer Aufladung des Kraftstoffes ermöglichen. Das Baumwo11gewebe kann von einer sehr weitporigen non-woven-Schicht 9 umgeben sein (Figuren 1 und 2 gestrichelt angedeutet), die vorzugsweise aus Fasern mit, einer Länge zwischen 10 und 100 mm besteht und im eingebauten Zustand eine Porengröße zwischen und 500 um hat.
Alle Schichten des Trennelementes sind in geeigneter Weise in den Endscheiben 3 abgedichtet; hierzu können die Stirnseiten der Schichten mit den Endscheiben 3 verklebt werden, oder die Endscheiben werden aus Kunststoff angegosseen, wobei eine dichte Verbindung der einzelnen Schichten und zugleich eine tragende Verbindung mit dem Stützrohr 2 erzielt wird.
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Mehrere der gezeigten Trennelemente werden üblicherweise als erste Stufe in einer Filter- und Abscheidevorrichtung eingebaut, in der als zweite Stufe meist ein aus feinem Drahtgewebe hergestelltes und mit Kunststoff (beispielsweise PTEE) überzogenes Element eingebaut ist.
Die Anwendung des beschriebenen Trennelementes ist nicht auf den beschriebenen Fall der Kraftstoffiltrierung beschränkt; es kann vorteilhaft überall dort angewendet werden, wo eine hohe Trennleistung bei gleichzeitigem Abscheiden von unter Umständen sehr fein verteilten Feststoffen und von Wasser aus einer Flüssigkeit gefordert wird, die mit dem Wasser eine Emulsion, jedoch keine Lösung bildet.
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Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Trennelement, insbesondere in Zylinderform, für Filter- und Abscheidevorrichtungen zum Abscheiden von Feststoffen und Wasser aus Kraftstoff, insbesondere Kraftstoff für Düsentriebwerke, mit einer zuerst durchflossenen engporigen, unter Verwendung von Glasfasern aufgebauten Filterschicht, einem gelochten Stützkörper und mindestens einer engporigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst durchflossene engporige Filterschicht aus einer gefalteten Lage (4) von Glasfaserpapier und weitporigem Abstützgewebe,sowie einem non-woven-Material aufgebaut ist und daß sich an den Stützkörper (2) mindestens eine Lage (5) eines engporigen non-woven-Materials anschließt, auf die eine oder mehrere Schichten (7) eines lockeren weitporigen non-woven-Materials aufgebracht sind.
  2. 2. Trennelement nach Anspruch 1 in Zylinderform mit einem Rohr aus gelochtem Blech als Stützkörper, -dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder mehreren Lagen (5) von engporigem non-woven-Material mittels eines unter Vorspannung aufgewickelten weitporigen Stützmaterials (6) auf das Stützrohr (2) gepreßt werden und die eine oder mehreren Schichten (7) von locker aufgebrachtem non-woven-Material von einem Baumwollgewebe (8) oder dergleichen umgeben sind.
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    - ίο -
  3. 3. Trennelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das engporige non-woven-Material (5) aus Kunststoffasern in der Art der Wirrfasermatten, Vliese, Nadelfilze oder dergleichen hergestellt und als Matte auf den Stützkörper (2) aufgebracht, gegebenenfalls gewickelt ist und mittels eines weitmaschigen Gittergewebes (6) an den Stützkörper (2) gepreßt wird.
  4. 4. Trennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß das engporige non-woven-Material (5) als Hohlzylinder nahtlos oder aus Matten mit einer Längsschweiß- oder -klebenäht bestehend mit einem etwas geringeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Stützrohres (2) hergestellt und mit \bispannung auf dieses aufgezogen ist.
  5. 5. Trennelement nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feinporige non-woven-Material (5) aus Fasern mit einem Durchmesser zwischen 5 und 25 um hergestellt ist.
  6. 6. Trennelement nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das feinporige non-woven-Material (5) ca 60% Fasern mit einem Faserdurchmesser von ca. 20 um enthält.
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  7. 7. Trennelement nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitporige non-woven-Material (7) aus Kunststoffasern oder Gemischen von Kunststoff fasern, Natur- oder Gälulosefasern und gegebenenfalls Glasfasern besteht und als flauschartige· Matte gewickelt oder als flauschiger Hohlzylinder, nahtlos oder mit Längsschweiß- oder -klebenaht locker aufgezogen ist.
  8. 8. Trennelement nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des weitporigen non-woven-Materials (7) zu ca. 95% einen Durchmesser von weniger als 12 aim haben und ein Faserdurchmesser von 20 um nicht wesentlich überschritten wird.
  9. 9. Trennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere einhüllende Baumwollgewebe (8) oder dergleichen mit Metallfäden durchwirkt ist.
  10. 10. Trennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Baumwollgewebe (8) von einer sehr weitporigen non-woven-Schicht (9) umgeben ist, vorzugsweise aus Fasern mit einer Länge zwischen 10 und 100 mm und mit einer Porengröße im eingebauten Zustand zwischen 50 und 500 um.
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