DE2307011A1

DE2307011A1 - DEVICE FOR DEPOSITING LIQUID PARTICLES FLOATING IN A GAS

Info

Publication number: DE2307011A1
Application number: DE19732307011
Authority: DE
Inventors: Piero Massimo Derossi
Original assignee: Microtecnica SRL
Current assignee: Microtecnica SRL
Priority date: 1972-03-01
Filing date: 1973-02-13
Publication date: 1973-10-04
Also published as: IT958686B; FR2174225A1; FR2174225B3

Description

DIPL.-ING.' A. GRÜNECKERDIPL.-ING. ' A. GRÜNECKER

DR.-ING. H. KINKELDEYDR.-ING. H. KINKELDEY

DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. icauf.inst.oftechn.> DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. icauf.inst.oftechn.>

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8000 MÖNCHEN 22 Maximilianstraße 43 Telefon 29 71 00 / 29 67 4412211 91 Telegramme Monapol München • Telex 05-283308000 MÖNCHEN 22 Maximilianstrasse 43 Telephone 29 71 00/29 67 44 1 2211 91 Telegrams Monapol Munich • Telex 05-28330

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SOG. p. Ab. MTCROTEGEECA Via Madama Cristina 147 Torino ItalienSO-CALLED. p. Ab.MTCROTEGEECA Via Madama Cristina 147 Torino Italy

Vorrichtung zum Anlagern von in einem Gas schwebenden flüssigen TeilchenDevice for depositing in a gas floating liquid particles

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anlagern der in einem Gas schwebenden flüssigen Teilchen, insbesondere Wassertröpfchen, die in einer Strömung von gekühlter Luft in einer Klimatisierungsanlage eines Luftfahrzeuges schweben. Durch die gegenseitige Anlagerung der Teilchen soll die nachfolgende Abscheidung derselben erleichtert werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich besonders, obwohl nicht ausschließlich, zur Anwendung bei Klimatisierungsanlagen von Luftfahrzeugen, darunter auch Hubschraubern.The present invention relates to a device for depositing the liquid particles suspended in a gas, in particular water droplets in a flow of cooled air in an air conditioning system of an aircraft hover. The mutual deposition of the particles is intended to facilitate the subsequent deposition of the same will. The device according to the invention is particularly, although not exclusively, suitable for use in air conditioning systems for aircraft, including helicopters.

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Bankkonten: H. Aufhäuser, München 173533 · Deutsche Bank, München 16/25078 · Postscheckkonto München 46212 Bank accounts: H. Aufhäuser, Munich 173533 Deutsche Bank, Munich 16/25078 Post check account Munich 46212

Die für die Klimatisierung der Innenräume von Luftfahrzeugen dienende Luft transportiert, nachdem sie durch Ausdehnung in einer Turbine gekühlt worden ist, in Suspension eine Menge kleiner Teilchen kondensierten Wassers, die abgeschieden werden müssen. Zu diesem Zwecke kann man einen gewöhnlichen Zyklonabscheider nicht unmittelbar anwenden, da in einem solchen Apparat die Länge der radialen Wege, die die Teilchen aufgx"und der sehr kleinen Abmessungen der Teilchen, die einen Durchmesser von wenigen Mikron haben können und deshalb in Bezug auf den sie befördernden Luftstrom sich nur sehr langsam verschieben,zur Erreichung der Wände zurücklegen müssen, zu groß ist, um eine gute Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Zur Erreichung einer leistungsfähigen Abscheidung muß man vorerst die Anlagerung dieser kleinen Teilchen zu verhältnismäßig großen Tropfen hervorrufen, und gewöhnlicherweise wird dies mittels feinnetziger Filter oder mittels Serien von gewellten ,Änderungen der Strömung bewirkenden Platten ausgeführt. Zu diesem Zwecke weisen die Filter zwar eine gute Leistungsfähigkeit auf, sie werden aber schnell durch den Staub und die Verunreinigungen, die durch die Luft mitgeführt werden, verstopft, wodurch sie in kurzer Zeit undurchlässig werden. Die Vorrichtungen mit gewellten Wandungen sind hingegen in der Anlagerung von sehr kleinen Teilchen nicht genügend leistungsfähig.The air used for air conditioning the interiors of aircraft is transported after being expanded in a turbine has been cooled, in suspension a quantity of small particles of condensed water, which are separated out have to. For this purpose, an ordinary cyclone separator cannot be used directly because it is in one such apparatus the length of the radial paths which the particles take up and the very small dimensions of the particles which can have a diameter of a few microns and therefore only very different in relation to the air flow they convey Move slowly, have to travel to reach the walls, is too large to ensure good performance. In order to achieve an efficient separation, one must first of all prevent the accumulation of these small particles cause relatively large droplets, and this is usually done by means of fine-mesh filters or by means of Series of corrugated plates that change the flow. For this purpose, the filters have a good performance, but they are quickly carried away by the dust and contaminants that are carried by the air become clogged, making them impermeable in a short time. The devices with corrugated walls are on the other hand not sufficiently efficient in the accumulation of very small particles.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verhältnismäßig einfache, der Gefahr einer Verstopfung nicht ausgesetzte Vorrichtung zu schaffen, die, in dem Weg einer Gasströmung angeordnet ist und imstande ist, die Anlagerung der kleinen beförderten Flüssigkeitströpfchen mit hoher Leistungsfähigkeit zu bewirken, so daß die Tröpfchen in einem nachgeschalteten Abscheider, Fliehkraft- oder Schwerkraftab^ scheider oder einem Abscheider irgendwelcher anderen Art leicht abgeschieden werden können.The present invention has for its object to be a relatively simple to create device not exposed to the risk of clogging, which, in the way of a Gas flow is arranged and is capable of the accumulation of the small transported liquid droplets with high Effectiveness so that the droplets in a downstream separator, centrifugal or gravity ab ^ separator or a separator of any other type can be easily separated.

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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine Mehrzahl von Bohren, .die einen in Bezug auf ihre länge kleinen Durchmesser haben, parallel zueinander angeordnet und zur Aufnahme der zu behandelnden, auf sie verteilten Strömung des Gases bestimmt sind, und durch eine im Innenraum eines jeden Rohres angebrachte Schraubenfläche, die mit ihren Bändern im wesentlichen in Berührung mit der inneren Wand des zugeordneten Rohres steht, so daß die Teilströmung des durch jedes Rohr fließenden Gases durch die entsprechende Schraubenfläche auf einer schraubenförmigen Bahn geführt und dadurch auf die schwebenden Teilchen eine Schleuderkraftwirkung ausgeübt wird, infolge welcher diese Teilchen sich auf der inneren Wand des Rohres ablagern und dabei zusammenlagern. Die auf den Wandungen abgelagerten größeren Tropfen werden durch die sie bespülende Strömung mitgenommen und endlich am Ende des Rohres ausgetragen. Aufgrund des verringerten Durchmessers des Rohres ist der von den flüssigen Teilchen zur Erreichung der Wandungen zurückzulegende Weg sehr kurz, und durch zweckmäßige Wahl der Länge der Rohre, deren Querschnitte und des Ganges der inneren Schraubenfläche, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der in diesen Rohren entstehenden Strömung und den Eigenschaften der abzuscheidenden schwebenden Tröpfchen, ist es möglich, die effektive Anlagerung eines sehr hohen Prozentsatzes der schwebenden flüssigen Teilchen zu erreichen.In the case of a device, this task becomes the one mentioned at the outset Kind according to the invention solved in that by a A plurality of bores, which have a diameter that is small in relation to their length, arranged parallel to one another and are intended to receive the gas flow to be treated and distributed over them, and through one in the interior screw surface attached to each pipe, the is essentially in contact with the inner wall of the associated tube with their bands, so that the partial flow of the gas flowing through each tube through the corresponding screw surface on a helical one Guided path and thereby exerted a centrifugal force effect on the floating particles, as a result of which this Particles are deposited on the inner wall of the pipe and thereby accumulate. Those deposited on the walls larger droplets are carried along by the current flowing over them and are finally discharged at the end of the pipe. Because of of the reduced diameter of the pipe is that of the liquid particles to travel to reach the walls Path very short, and through appropriate choice of the length of the pipes, their cross-sections and the passage of the inner helical surface, depending on the speed It is the flow created in these pipes and the properties of the suspended droplets to be deposited possible to achieve the effective attachment of a very high percentage of the floating liquid particles.

Die Erfindung wird im Laufe der vorliegenden Beschreibung unter Bezugnahme auf eine nur als Beispiel gegebene und die Erfindung nicht beschränkende Ausführungsform näher erläutert, die in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:The invention will be described in the course of the present description with reference to one given by way of example only and the Invention non-limiting embodiment explained in more detail, which is shown schematically in the accompanying drawings. In the drawing show:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein einziges, in einem etwas größeren Maßstab als dem- natürlichen Maßstab dargestellten Eohres der"Vorrichtung,1 shows a longitudinal section through a single one, on a slightly larger scale than the natural scale illustrated Eohres of the "device,

!ig. 2 die Vorrichtung in kleinerem Maßstab im Längsschnitt nach der Linie II - II in Fig. 4, und! ig. 2 shows the device on a smaller scale in longitudinal section according to the line II - II in Fig. 4, and

Figuren 3 und 4 zwei achsiale Ansichten der Vorrichtung nach Figur 2 von der Eingangs- bzw. Ausgangs- "' seite her gesehen* .Figures 3 and 4 two axial views of the device according to Figure 2 from the input or output "'side seen *.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als in einer Leitung 1 (Fig. 2) angeordnet dargestellt, durch die eine Luftströmung fließt, welche Tröpfchen befördert, deren Anlage- rung bewirkt werden soll, wobei die Strömung von rechts nach links in der Zeichnung gerichtet ist. In der Leitung 1 sind zwei Stützplatten angeordnet, und zwar die Platte 2 an der Seite des Einganges und die Platte 3 an der Seite des Ausganges, welche Platten sowohl zur Unterstützung der einzelnen Rohre der Vorrichtung, als auch zur Strömungsführung in das Innere der Rohre unter Verteilung der Strömung über diese letzteren dienen. Die einzelnen, sich zwischen den Platten 2 und 3 befindenden Elemente der Vorrichtung bestehen hauptsächlich aus einem, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Rohr 4 und einer Schraubenfläche 5, die im Innern des Rohres angeordnet ist und deren Ränder in Berührung mit der inneren Wand des Rohres stehen. Zweckmäßigerweise kann die Schraubenfläche 5 dadurch gebildet werden, daß man einen flachen Metallstreifen einer Torsion unterzieht und seine Ränder an der inneren Wand des Rohres 4, z.B. durch Löten oder Schweißen, befestigt. Die Schraubenfläche 5 kann sich über die ganze Länge des Rohres 4 erstrecken, wie dargestellt, oder sie kann auch eine kleinere oder größere Ausdehnung haben.The device according to the invention is as in a line 1 (Fig. 2) arranged through which an air flow flows, which conveys droplets whose attachment is to be caused, the flow coming from the right is directed to the left in the drawing. Two support plates, namely plate 2, are arranged in line 1 on the side of the entrance and the plate 3 on the side of the exit, which plates both to support the individual tubes of the device, as well as for flow guidance into the interior of the tubes with distribution of the flow serve over these latter. The individual elements of the device located between the plates 2 and 3 consist mainly of a tube 4 having a circular cross-section and a screw surface 5, which is arranged inside the tube and the edges of which are in contact with the inner wall of the tube. Appropriately For example, the helical surface 5 can be formed by subjecting a flat metal strip to a torsion and its edges attached to the inner wall of the tube 4, for example by soldering or welding. The helical surface 5 can extend over the entire length of the tube 4, as shown, or it can also be a smaller one or have larger dimensions.

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Wenn die durch die Leitung 1 fließende Strömung auf die Platte 2 auftrifft, wird sie gezwungen, in die Rohre 4 einzutreten, wobei sie auf diese verteilt wird und durch dieselben infolge der Verringerung des gesamten Querschnittes mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit fließt. In federn Rohr 4- wird die Strömung durch die Sehr aubenf la ehe gezwungen, einen schraubenförmigen Weg zu nehmen, wobei auf die einzelnen schwebenden Teilchen eine Schleuderkraft ausgeübt wird, die diese Teilchen sich allmählich an die Wand ; des Rohres 4- annähern läßt, bis sie sich darauf ablagern und dabei fait den anderen abgelagerten Teilchen zusammenwachsen und Tropfen bilden, die sich dann, indem sie durch die Strömung mitgerissen werden, längs der Wand selbst bis zum Ende des Rohres vorwärtsbewegen. Aufgrund des verringerten Durchmessers des Rohres 4- in Bezug auf seine Länge ist die Strecke, die die Teilchen in radialer Richtung laufen müssen, um die Wand des Rohres zu erreichen, im Verhältnis zur Durchlaufszeit durch das Rohr verringert, und sie kann mit Sicherheit, trotz der durch die minimalen Abmessungen der Teilchen bedingten niedrigen Verschiebungsgeschwindigkeit derselben gegenüber dem Medium, zurückgelegt werden. Infolgedessen kann der Prozentsatz der Tröpfchen, die den Ausgang des Rohres 4- erreichen, ohne sich angelagert zu haben, stark verringert werden.When the flow flowing through the line 1 on the Plate 2 hits, it is forced to enter the tubes 4, being distributed to and through them as a result of the reduction in the overall cross-section flows at a relatively high speed. In spring tube 4- the flow is forced through the very auburn, to take a helical path, whereby a centrifugal force is exerted on the individual suspended particles will that these particles gradually stick to the wall; of the pipe 4- can be approached until they are deposited on it and in the process, the other deposited particles can grow together and droplets form, which then, being carried away by the current, form themselves along the wall to the end move the pipe forward. Due to the reduced diameter of the pipe 4- in relation to its length, the distance is which the particles have to travel in a radial direction in order to reach the wall of the pipe, in relation to the transit time reduced by the pipe, and it can with certainty, in spite of the caused by the minimal dimensions of the particles low displacement speed of the same relative to the medium. Consequently the percentage of droplets that reach the exit of the tube 4- without being attached can be greatly reduced will.

Außer diesem Haupteffekt ergibt sich als Nebenerscheinung, infolge der durch die Schraubenfläche bewirkten Strömungsänderung des Fluids, eine Ablagerung von Tröpfchen auf der Schraubenfläche selbst; die so abgelagerten Tröpfchen bewegen sich vorwärts, indem sie durch die sie bespülende Strömung mitgenommen werden, und verschieben sich allmählich in Richtung auf die Wand des Rohres 4-, wobei sie sich mit den auf dieser Wand unmittelbar abgelagerten Tröpfchen vereinigen.In addition to this main effect, as a side effect, as a result of the change in the flow of the fluid caused by the helical surface, droplets are deposited on the Helical surface itself; the droplets deposited in this way move forward as they move through the currents that wash over them are taken, and gradually move towards the wall of the tube 4-, moving with the on This wall unite immediately deposited droplets.

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Um verhältnismäßig hohe Schleuderkräfte zu erzeugen, kann die Geschwindigkeit der Strömung in den einzelnen Rohren 4-hoch gehalten werden, zum Beispiel in-der Größenordnung von 150 m/sek.In order to generate relatively high centrifugal forces, can the speed of the flow in each tube is 4-high be held, for example in the order of 150 m / sec.

Da die Strömung der Luft am Ausgang aus. dem Rohr 4 eine große Geschwindigkeit hat, so konnte sie die Neigung aufweisen, von dem Ausgangsrand die dort ankommenden .Tropfen mit zu großer Kraft abzureißen und dabei zu zerstäuben. Um diese Erscheinung zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise jedes Rohr 4 an seinem Ausgangsende mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Teil versehen, der an dem, einen kleineren Durchmesser aufweisenden Teil 4- durch eine stumpfkegelförmige Fläche 7 angeschlossen ist. Innerhalb des verbreiterten Rohr beiles 6 wird die Strömung der Luft verlangsamt, wodurch sie diesen Teil mit einer Geschwindigkeit verläßt, die nicht mehr ausreicht, um eine Zerstäubung der Tropfen zu verursachen, die den Rand des Teiles 6 verlassen und zu einer Abscheidervorrichtung befördert werden, die aus einem Abscheider beliebiger bekannten Art, z.B. einem Zyklonabscheidsr oder auch einer einfachen Ablagerungskammer bestehen kann. Weist die Abscheidervorrichtung an ihrem Eingang einen ogivalförmigen Körper 8 auf, wie dies bei einigen von solchen Vorrichtungen der Fall ist, so können die Längen der verschiedenen Rohre 4- der Vorrichtung je nach der Stellung derselben verschieden sein, damit alle diese Rohre in einem richtigen Abstand von dem ogivalen Körper 8 ausmünden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.Because the flow of air at the exit from. the pipe 4 a has high speed, it could have a tendency to drop the drops arriving there from the exit edge to tear off with too great a force and to atomize in the process. To avoid this phenomenon, each is expedient Tube 4 at its output end with a larger diameter provided having part, which is connected to the part having a smaller diameter 4- by a frustoconical surface 7. Inside the widened Tube 6, the flow of air is slowed down, so that it leaves this part at a speed that is no longer sufficient to cause the drops to atomize, which leave the edge of the part 6 and are conveyed to a separator device, which consists of a separator of any known type, e.g., a cyclone separator or a simple deposition chamber. If the separator device has an ogival shape at its input Body 8, as is the case with some of such devices, the lengths of the various Tubes 4- of the device depending on the position of the same be different so that all these tubes open out at a correct distance from the ogival body 8, as shown in FIG Fig. 2 is shown.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann aus verschiedenen Materialien, vorzugsweise aus Metall und insbesondere aus einer leichten Legierung hergestellt werden. Wie bereits erwähnt, müssen die Abmessungen in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu behandelnden, aus dem Gas und den beförderten Tropfen bestehenden Mischung gewählt werden. Im allgemeinenThe device according to the invention can be made of various materials, preferably of metal and in particular of a light alloy. As mentioned earlier, the dimensions must depend on the properties the mixture to be treated, consisting of the gas and the droplets being conveyed, can be selected. In general

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kann der Innendurchmesser der Bohre 4- von einigen Millimetern bis zu einem Zentimeter oder etwas mehr· variieren., und auf jeden Pail ist, wie man leicht verstehen kann, der freie Querschnitt derart "bemessen, daß der durch das strömende Gas mitgenommene Staub keine Verstopfungserscheinungen hervorrufen kann. Deshalb eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders auch zur Anwendung in den auf Hubschraubern installierten Klimatisierungsanlagen.the inside diameter of the bore 4- can vary from a few millimeters to a centimeter or a little more., and on every pail, as one can easily understand, is that "Dimension the free cross-section in such a way that the dust entrained by the flowing gas does not show any signs of clogging can cause. The device according to the invention is therefore also particularly suitable for use in helicopters installed air conditioning systems.

Die Anzahl der in einer Vorrichtung installierten Eohre 4-ist im wesentlichen veränderlich und der gesamten Durchflußmenge des zu behandelnden Gases angemessen. Auch die Anordnung der einzelnen Rohre ist veränderlich, und im allgemeinen wird sie derart getroffen werden, daß die Rohre den im Innern der die Vorrichtung aufnehmenden Leitung zur Verfugung stehenden Raum gleichmäßig einnehmen, lerner kann die Vorrichtung im allgemeinen in jeder beliebigen Stellung installiert werden, wobei eine senkrechte Stellung der Längsrichtung der Rohre 4 in den Fällen bevorzugt wird, in denen die nachfolgende Abscheidung der durch die Zusammenlagerung entstehenden Tropfen durch die Schwerkraft gewährleistet wird.The number of tubes 4 installed in a device is essentially variable and the total flow rate appropriate for the gas to be treated. The arrangement of the individual tubes can also be changed, and in general it will be made in such a way that the pipes are available to the inside of the conduit receiving the device occupy standing space evenly, learners can generally use the device in any position be installed, a vertical position of the longitudinal direction of the pipes 4 is preferred in those cases where the subsequent separation of the droplets resulting from the agglomeration is guaranteed by gravity will.

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Claims

1. A device for attaching the floating in a gas f funny particles, in particular of water droplets, the * ungsanlage in a flow of cooled air in an air-cond ± hovering an airborne vehicle, d in ^v urch a plurality of drilling (4) having an in Have small diameters in relation to their length, are arranged parallel to one another and are intended to receive the flow of gas to be treated, distributed over them, and by means of a screw surface (5) placed in the interior of each tube _r with their bands essentially in contact with the inner wall of the associated tube (4) so that the partial flow of the gas flowing through each bore (4) is guided through the corresponding screw surface (5) on a helical path and a centrifugal force effect is thereby exerted on the suspended particles these particles are deposited on the inner wall of the drill (4) and, in the process, accumulate. .

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that each tube (4) at his The output end is provided with a larger diameter part (6) intended for this purpose. one Slowing down the flow of the gas and causing an atomization of the coalesced and at the exit end of the Pipe (4 · - 6) to prevent liquid droplets escaping through the flow of the gas.

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5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the tube parts (6) having a larger diameter are essentially one have a cylindrical shape and to the tube parts (4) having a smaller diameter by means of essentially Truncated conical surfaces (7) are connected.

4. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that that the various tubes (4) forming the device through in a line (1) through which the to be treated Gas flows, arranged support plates (2, 3) are supported.

5. Device according to at least one of the preceding Claims, characterized in that each screw surface is provided with a torsion flat metal strip is formed.

6. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that that the edges of each screw surface. · .. (5) to the inner surface of the corresponding tube (4) are soldered or welded.

7. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that that the inner diameter of each of the tubes (4) forming the device is in the range from a few millimeters to about a few centimeters.

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