DE2235925B2 - Kombination aus Pumpe und selbstreinigender Trennschleuder - Google Patents

Description

ten Sieböffnungen erfordert Dies macht die Beseitigung der verdichteten Schmutzansammlungen schwierig und unvollständig, selbst wenn sie durch Umkehrströmung hohen Druckes, durch Zusatz entspannender oder emulgierender Stoffe, durch Rütteln und Schrubben bewirkt wird. Obendrein sind Detergentien oder Emulsionsbildner unerwünscht, weil sie in manchen Umgebungen eine Verschmutzung bilden.

Die Erfindung bildet eine wesentliche Verbesserung gegenüber alien früheren Pumpe-Trennschleuder-Einrichtungen dadurch, daß sie unter anderem die Eigenschaft hat, sich selbst zu reinigen, die voll und ganz wirksam ist und doch mittels verhältnismäßig einfacher, billiger und unkomplizierter Anordnung erreicht wird.

Eine weitere Aufgabe ist, eine Pumpe-Trennschleuder-Einheit zu schaffen, die durch ihre Bauart gegen Verstopfung durch in der Flüssigkeit enthaltene feste Schmutzteilchen unempfindlich ist

Eine erfindungsgemäße Kombination aus Pumpe und Trennschleuder enthält ein Gehäuse mit einer Längsachse und einem zu dieser Längsachse im allgemeinen symmetrischen Hohlraum,

eine Einlaßöffnung im Gehäuse, die mit dem Hohlraum Verbindung hat und durch die Flüssigkeit ins Gehäuse einströmt, welche durch Einschluß darin schwebender, unerwünschter fester Teilchen verschmutzt ist,
eine Einrichtung mit einem zylindrischen ortsfesten, nicht umlaufenden Trennsieb, das koaxial zum Hohlraum am Gehäuse befestigt ist und im Hohlraum eine innerhalb des Trennsiebes gelegene innere Kammer und eine radial außerhalb des Trennsiebes gelegene, dieses Sieb rings umgebende Ringkammer bildet,
eine erste Auslaßöffnung im Gehäuse, die mit der inneren Kammer Verbindung hat,

eine zweite Auslaßöffnung im Gehäuse, die mit der äußeren Kammer Verbindung hat,
und eine Einrichtung mit einem umlaufenden Zentrifugal-Kreiselrad im Hohlraum, das die verschmutzte Flüssigkeit in der äußeren Kammer mit verhältnisnäDig großer Tangentialgeschwindigkeit rings herumwälzt und zugleich diese Flüssigkeit radial einwärts zur inneren Kammer hin drängt, aber die verschmutzenden festen Teilchen radial auswärts drängt und so deren Trennung und Abfuhr durch die zweite Auslaßöffnung erleichtert, während die verbleibende, gereinigte Flüssigkeit radial einwärts durch das Trennsieb in die innere Kammer strömt, von wo sie durch die erste Auslaßöffnung abströmt,
wobei das Trennsieb außen eine glatte Oberfläche hat, so daß die mit lioher Tangentialgeschwindigkeit strömende umlaufende Flüssigkeit das Trennsieb bespült und reinigt und dadurch verhindert, daß irgendwelche festen Schmutzteilchen sich daran ansammeln und festhalten.

Die Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten v> Ansprüchen im einzelnen angegeben. Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung ist ein Schnitt durch eine kombinierte Pumpe und Zentrifuge, die gemäß der mi Erfindung gestaltet und zum Pumpen und Reinigen von Treibstoff in einer Flugzeuganlage geeignet ist.

Die dargestellte Kombination von Pumpe und Zentrifuge besitzt ein Gehäuse 10, das um der Einfachheit willrn als ein einziger Bauteil dargestellt ist, dessen sämtliche Teile miteinander einstückig verbunden sind. Natürlich ν :rd das Gehäuse 10 um leichter Herstellung und um leichten Zusammenbaues der ganzen Pumpe-Zentrifuge-Kombination willen aus mindestens zwei (vorzugsweise gegossenen) Teilen bestehen, die z. B. durch Schrauben und Muttern aneinander befestigt sind. Der verhältnismäßig große Hohlraum 12, den das Gehäuse 10 umschließt, ist wesentlich symmetrisch zur Längsachse des Gehäuses, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist Eim,· zentrale Treibstoffeinlaßöffnung 13 am rechten Ende des Gehäuses läßt den Treibstoff entlang der Achse in den Hohlraum 12 eintreten. Der eingetretene Treibstoff kann durch Einschluß unerwünschter schwebender Festkörper-Teilchen verschmutzt sein. Zwei Auslaßöffnungen 14 und 15, die im Gehäuse 10 an zwei voneinander verschiedenen Stellen seines Außenumfanges angeordnet sind, sind mit voneinander verschiedenen Teilen des Hohlraumes 12 verbunden. Um einfacher Darstellung willen sind die Auslaßöffnungen in der Zeichnung als in gemeinsamer Achseber.e und um 180° gegeneinander versetzt liegend gezeigt; aber sie können, wie ohne weiteres verständlich, an beliebigen wünschenswerten Stellen des Umiungs angeordnet sein.

Das Gehäuse 10 ist an seinem linken Ende axial durchbohrt, um die Kreiselwelle 16 aufzunehmen, die mittels im Gehäuse 10 befestigter Lagerbuchsen 17 drehbar gelagert ist Auf das rechte Ende der Kreiselwelle 16 ist ein Zentrifugalkreisel 18 aufgeschraubt und mittels einer Mutter 19 gehalten. Das linke Ende der Welle weist einen mit Keilnuten versehenen Abschnitt 21 auf, der die Verbindung der Welle mit einem geeigneten (nicht gezeichneten) Antriebsmittel ermöglicht.

Im Gehäuse 10 ist, koaxial zum Hohlraum 12, ein nicht umlaufendes, zylindrisches Trennsieb 24 angeordnet, das die Festkörper-Teilchen zurückhält Der Kreisel 18, das Trennsieb 24 und das Gehäuse 10 bilden im Hohlraum 12 eine innere Kammer 25, die radial innerhalb des Trennsiebes 24 angeordnet ist, und eine äußere Kammer 26, die wesentlich radial außerhalb des Trennsiebes um dieses herum angeordnet ist; das Trennsieb bildet eine gemeinsame Grenze zwischen der inneren und der äußeren Kammer.

Der Zentrifugalkreisel 18 kann von jeder beliebigen der zahlreichen bekannten Bauarten sein, deren jede üblicherweise schraubenförmige oder spiulige Schaufeln besitzt; diese pumpen verschmutzte Flüssigkeit vom Einlaß 13 und entlang dem durch Pfeile 31 angezeigten Weg zur äußeren Ringkammer 26. Der Kreisel 18 ist mit einer Anzahl radialer und gekrümmter Schaufeln 33 versehen, die in die Kammer 26 hineinragen und darin umlaufen. Anders gesagt: Der Kreisel 18 übt auf die behandelte Flüssigkeit zwei verschiedene, um 90° gegeneinander versetzte Kraftvektoren aus. Am Kreisel 18 ist starr ein geschlitztes oder gelochtes zweites Sieb 35 befestigt, das mit den Schaufeln 33 in der Ringkammer 26 umläuft. Die Auslaßöffnung 14 ist mit der inneren Kammer 25, die Auslaßkamnier 15 ist mit der äußeren Kammer 26 verbunden.

Im Betrieb pumpt der umlaufende Kreisel 18 den verschmutzten treibstoff von der Einlaßöffnung 13 zur äußeren Ringkammer 26, in der der Treibstoff mit verhältnismäßig hoher Umfangsgeschwindigkeit gedreht wird. Um das Erreichen der notigen hohen Umfangsgeschwindigkeit zu unterstützen, kann das Gehäuse in Form einer Evolvente von hoher, konstanter Umfangsgeschwindigkeit gestaltet sein. Die geschlitzte Siebtrommel 35 hilft, die umlaufende Flüssigkeit während der Trennung in der Schwebe zu halten, und dient dazu, sie von den Wirkungen der ruhenden

Gehäusewand zu isolieren. Die in der Kammer 26 umlaufende Flüssigkeit strebt infolge der Zentrifugalkraft radial auswärts; aber dieses Streben wird, was den flüssigen Anteil der Flüssigkeit betrifft, mehr als aufgehoben durch die Pumpwirkung der Schaufeln 33, welche jene Flüssigkeit radial einwärts zwingen und führen, wie schematisch durch die Pfeile 37 angedeutet. Da aber die verschmutzenden festen Teilchen größeres spezifisches Gewicht haben, wird die ihnen erteilte Zentrifugalkraft von der radial einwärts pumpenden Kraft nicht überwunden. Infolgedessen werden jene verschmutzenden festen Teilchen infolge der Fliehkraft radial auswärts durch das geschlitzte zweite Sieb 35 zum Außenumfang der Ringkammer 26 gedrängt, von wo sie (wie durch Pfeile 38 angezeigt) durch den Auslaß 15 zu einem (nicht gezeichneten) Schmutzsammler bekannter Bauart geleitet werden. Nur eine sehr kleine FlüssiglceiKmpngp wird Hnrrh das 7wpitp R'iph Ιΐ mit Hpn fpstpn Teilchen abgeführt.

Bei dieser Erfindung werden die Teilchen abgehalten durch das Trennsieb 24 und radial auswärts geschleudert und abgeführt, selbst wenn manche dieser Teilchen viel kleiner als die Sieblöcher sind. Dadurch, daß die Flüssigkeit ·η Hpr Kammer ?fi mi·, sehr hoher Geschwindigkeit parallel oder tangential zur Siebfläche bewegt wird, können nur die Flüssigkeitsmoleküle schnell oder plötzlich genug radial einwärts wandern, durch die Sieböffnungen hindurchgehen zu können. Die Schmutzteilchen werden infolge ihres größeren spezifischen Gewichtes weiterhin umlaufen (und dadurch die Schwebezeit verlängern), bis Zentrifugalkräfte sie auswärts bewegen und sie von dem zähflüssigen Strom der Flüssigkeit trennen. Auf diese Weise wird hoher Trenn-Wirkungsgrad erzielt, und vom Sieb 24 werden Teilchen, die wesentlich kleiner als die Sieböffnungen sind, wirksam unterschieden und ausgesperrt.

Wenn gewünscht, kann die am Auslaß 15 austretende Mischung zu einer Hilfs-Zentrifuge (ζ. Β einem Zyklon oder einem Vielfach-Zyklon-Separntor oder einer Zentrifuge oder einem Absatztank) geleitet werden; worin nur die Schmutzteilchen zum Schmutzsammeltank abgeführt werden, während die Flüssigkeit ausgezogen und zum Einlaß 13 mittels einer Rückführpumpe zurückgeführt wird. So geht kein Treibstoff verloren.

Mit der Abscheidung der verschmutzenden Festkörper aus der verschmutzten Flüssigkeit durch Fliehkraft ist die durch die Löcher des Trennsiebes 24 in die Kammer 25 radial einwärts gepumpte Flüssigkeit frei von festen Teilchen und daher sauber. Sie wird in üblicher Weise durch die Auslaßöffnung 14 abgeführt, wie schematisch durch Pfeil 39 angedeutet

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß dank dem durch die Erfindung erzielten hohen Abscheidungseffekt der bei der Auslaßöffnung 15 austretenden Abscheidungsstrom sehr stark und mit Schmutz-Festteilchen angereichert ist und nur einen sehr kleinen Teil des Erststromes oder Durchflusses ausmacht. Dies ergibt eine (gegenüber früheren Einrichtungen) merkliche Verringerung in Durchflußmenge, Größe und

Arbeitsverbrauch der Rückführpumpe. Überdies verbessert dies den Wirkungsgrad des Hilfs-Separators.

Wenn das Trennsieb 24 von herkömmlicher Bauart (nämlich aus einem Metalldrahtgewebe hergestellt) wäre, dann würden einige der festen Teilchen beim

ίο Ausfahren und Abstellen wahrscheinlich an der Außenfläche des Siebes sich ansammeln und festsetzen und es schließlich verstopfen und den Treibstoffzufluß zur inneren Kammer 25 schließlich absperren. Das kann jedoch bei der erfindungsgemäßen Pump-Zentrifuge

π nicht geschehen. Gemäß einem hervorragenden Merkmal der Erfindung ist die Trommel 24 tatsächlich gegen die Wirkungen der festen Teilchen der verschmutzten Flitcciulfpit iinpmnfinrllirh Πίρςρ I InpmnfinHlirhlfpit ist σ— - —-...p. - — - _r .

durch die besondere Bauart des Trennsiebes erreicht.

die diesem außen eine glatte Oberfläche verleiht — im Gegensatz zu den ziemlich rauhen oder groben Außen-Oberflächen der bisher allgemein üblichen Siebzylinder aus Metalldrahtgewebe. Die erforderliche glatte Oberfläche läßt sich am leichtesten dadurch

:5 bewirken, daß man das Trennsieb 24 durch einen Flüssigkeitsstrom spült. Bei einem Sieb mit glatter Oberflärhp wird durch die hohe Tangentialgeschwindigkeit der in der Kammer 26 umlaufenden Flüssigkeit das Sieb gespült und gereinigt und wird somit verhindert,

so daß der feste Schmutz sich darfm ansammeln kann. Wenn beim Abstellen oder Anlassen irgendv/elche Schmutzteilchen sich auf der Sieb-Oberfläche absetzen, so werden sie unmittelbar danach, sobald die Zentrifuge volle Betriebsdrehzahl erreicht, fortgespült.

Es ist zu beachten, daß der Spülflüssigkeitsstrom eine hohe Geschwindigkeitskomponente senkrecht zu dem durch die Fliehkraft erzeugten Kraftfeld aufweist. Dieselben Schaufeln 33, welche die Flüssigkeit parallel oder tangential zur Sieboberflärhe bewegen, so daß höherer Wirkungsgrad der Festteilchen-Abscheidung erreicht wird, dienen auch dazu, die hohe Spül-Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen.

Daraus ist ersichtlich, daß die Erfindung eine einzigartige Kombination aus Kreiselpumpe und Zentrifuge liefert, welche ein zylindrisches Sieb für die Festteilchen, durch das saubere Flüssigkeit strömt, in wirksamer Weise unempfindlich macht gegen die verstopfende Wirkung der festen Schmutzteilchen, die zum Umlauf gezwungen werden, bis sie anderweits verdrängt und von der sauberen Flüssigkeit get ;nnt werden.

Hier ist nur eine besondere Verkörperung der Erfindung gezeichnet und beschrieben. Aber sie kann abgewandelt werden; die Ansprüche sollen alle solche Abwandlungen umfassen, die sich im Geist und Rahmen der Erfindung halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 Patentansprüche· 6· Kombination aus Kreiselpumpe und Trommelschleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. Kombination aus Kreiselpumpe und selbstreini- daß die abgeschiedenen Schmutzteilchen durch ein

gender Trommelschleuder, gekennzeichnet zylindrisches zweites Sieb (35) gehen, das am Kreisel

durch 5 (18) starr befestigt ist und in der äußeren Kammer

ein Gehäuse (10) mit einer Längsachse und einem zu (26) umläuft

dieser Längsachse im allgemeinen symmetrischen 7. Kombination aus Kreiselpumpe und Trommel-Hohlraum (12), schleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, eine Einlaßöffnung (13) im Gehäuse (10), die mit dem daß der Hohlraum (12) der Einlaßöffnung (13), das Hohlraum (12) Verbindung hat und durch die io Trennsieb (24), die äußere Ringkammer (26) und der Flüssigkeit ins Gehäuse (12) einströmt, welche durch Kreisel (18) koaxial zueinander angeordnet sind.
Einschluß darin schwebender, unerwünschter fester

Teilchen verschmutzt

ist, eine Einrichtung mit einem zylindrischen

ortsfesten, nicht umlaufenden Trennsieb (24), das ι *

koaxial zum Hohlraum (12) am Gehäuse (10) Die Erfindung betrifft eine Kombination aus Kreiselbefestigt ist und im Hohlraum (12) eine innerhalb des pumpe und Trennschleuder zum Pumpen verschmutzter Trennsiebes (24) gelegene innere Kammer (25) und Flüssigkeit und zum gleichzeitigen Abscheiden der "eine radial außerhalb des Trennsiebes (24) gelegene, verschmutzenden Festteilchen daraus, also zur Liefedieses 2ieb rings umgebende Ringkammer (26) 20 rung sauberer Flüssigkeit Die Erfindung ist besonders bildet, interessant, wenn in einer Pumpe-Trennschleuder-Komeine erste Auslaßöffnung (14) im Gehäuse (10), die bination für Behandlung von Treibstoff in einem mit der inneren Kammer (25) Verbindung hat Flugzeug angewendet und wird in solcher Anwendung eine zweite Auslaßöffnung (15) im Gehäuse (HO), die im folgenden beschrieben.

mit der äußeren Kammer (26) Verbindung hat 25 In einer früher entwickelten Trennschleuder wird

und eine Einrichtung mit einem umlaufenden schmutzhaltige Flüssigkeit um ein zylinder- oder

Zentrifugal-Kreiselrad (18) im Hohlraum (12), das trommeiförmiges, umlaufendes Sieb umgewälzt, so daß

die verschmutzte Flüssigkeit in der äußeren die festen, schwererer. Teilchen durch die Fliehkraft

Kammer (26) mit verhältnismäßig großer Tangen- radial auswärts gedrängt werden, wo sie gesammelt und

tialgeschwindigkeit rings herumwälzt und zugleich 30 abgeführt werden; die gereinigte Flüssigkeit wird durch

diese Flüssigkeit radial einwärts zur inneren das umlaufende Sieb hindurch radial einwärts gesaugt

Kammer (25) hin drängt aber die verschmutzenden und abgeführt Das Sieb, gewöhnlich aus Metalldrahtge-

festen Teilchen rad.al ausv. 4rts drängt und so deren webe bestehend, bildet eine Sperre für alle Festteilchen,

Trennung und Abfuhr durch die zweite Auslaßöff- die nicht sofort durch die Fliehkraft auswärts gedrängt

nung (15) erleichtert, währ.nd die verbleibende, 35 werden. Solches Sieb hindert wohl große Schmutzteil-

gereinigte Flüssigkeit radial einwärts durch das chen daran, in den die saubere Flüssigkeit abführenden

Trennsieb (24) in die innere Kammer (25) ström t, von Kanal einzudringen, ehe die Trennschleuder angelassen

ϊ: wo sie durch die erste Auslaßöffnung (14) abströmt, oder auf volle Drehzahl gebracht ist

|| wobei das Trennsieb (24) außen eine glatte Aber leider neigen manche Srhmutzstoffe dazu, am

[¹S Oberfläche hat, so daß die mit hoher Tangentialge- 40 Sieb hängenzubleiben, so daß dessen Löcher mehr und

( schwindigkeit strömende umlaufende Flüssigkeit das mehr durch Schmutz verstopft werden. Die hängenge-

!:< Trennsieb (24) bespült und reinigt und dadurch bliebenen, sich ansammelnden Teilchen wirken dann

w verhindert, daß irgendwelche feste Schmutzteilchen wie ein Siebbett, das kleinere Teilchen festhält und

Il sich daran ansammeln und festhalten. schließlich den Durchfluß vermindert oder verhindert

H

2. Kombination aus Kreiselpumpe und Trenn- 45 und hohen Druckverlust verursacht. Den Schmutz aus

ff schleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Sieboberfläche zu entfernen, hat man bisher durch

i| daß das Trennsieb (24) eine gemeinsame Grenze Spülen mittels Rückwärts-Strömung hohen Druckes,

P zwischen der inneren Kammer (25) und der äußeren durch oberflächen-entspannende Stoffe (Detergentien)

ϊί Kammer (26) bildet. oder schmutzverteilende (emulgierende) Stoffe, durch

■f

3. Kombination aus Kreiselpumpe und Trenn- 50 Rütteln und durch Schrubben versucht; aber diese

ii schleuder nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, Mittel wirken nur bei Sieben aus verhältnismäßig

daß das Trennsieb (24) durch Flüssigkeitsstrom grobem Gewebe. Wenn Siebe aus sehr feinem Gewebe

:; gespült wird und Schmutzteilchen, die sich beim benutzt werden, sind solche Reinigungsmittel nicht oder

|; Abstellen, wenn der Kreisel (18) umzulaufen aulhört, nur teilweise wirksam, weil die Oberflächen-Haftung

= . auf der äußeren Oberfläche des Trennsiebes (24) 55 gerade kleiner Schmutzteilchen sehr groß ist; dieses

abgesetzt haben mögen, dann, wenn der Kreisel Haften entsteht durch Oberflächenspannungen, mole-

wieder umläuft und seine volle Drehzahl erreicht kulare Oberflächenanziehungskräfte, elektrostatische

,·; hat, von der umlaufenden Flüssigkeit weggespült Ladungen, magnetische Eigenschaften usw. Diese

i.;_; wird. Oberflächen-Haftung läßt sehr kleine Teilchen fest an

[.■·',

4. Kombination aus Kreiselpumpe und Trommel- 60 den Oberflächen der Sieböffnungen haften, und zwar

|| schleuder nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, selbst dort, wo die Teilchen viel kleiner als die

Μ daß die innere Kammer (25) im wesentlichen öffnungen sind. Diese Teilchen haften dann aneinander

j 1 symmetrisch zur Längsachse ist. und klumpen, bilden Brücken über die Öffnungen und

J

5. Kombination aus Kreiselpumpe und Trommel- halten durch die Filterbett-Wirkung noch mehr Teile

schleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, μ fest, bis die meisten öffnungen des Siebes völlig

daß der Kreisel (18) eine Vielzahl von Schaufeln (33) verstopft sind und von diesem angehäuften Schmutz,

_t ' besitzt, die in die äußere Kammer (26) hineinragen der noch verfestigt wird durch den hohen Staudruck,

^ und darin umlaufen. den die Strömung durch die wenigen, noch unversperr-