DE2604180A1 - Fluessigkeitsabscheider zum abscheiden einer in einem gas dispergierten fluessigkeit - Google Patents

Fluessigkeitsabscheider zum abscheiden einer in einem gas dispergierten fluessigkeit

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DE2604180A1
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Description

PATE ΒΓΤΑΝΤΓΑΙιΤ
Dipl. rce. IL KOIiS
FO ΑΓ -Λ B :ϊ U MO PHILIPPIC K - Tl'^Löl·-?: - STBASSB 14 T-EI-FIXlIKt 81&Τ3
Ro 955
Augsburg, den 30. Januar 1976
Rolls-Royce (1971) Limited, Norfolk House, Ste James's Square,
London, England,
Plüssigkeitsabscheider zum Abscheiden einer in einem Gas
dispergierten Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft einen Plüssigkeitsabscheider
zum Abseheiden einer in einem Gas dispergierten Flüssigkeit, mit einer drehbaren Kammer, die einen Einlaß für die
Dispersion, einen Reingasauslaß und in ihrem radial äußeren Bereich einen Auslaß für die abgeschiedene Flüssigkeit aufweist,
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ORIGINAL INSPECTEB
Insbesondere handelt es sich dabei um einen Abscheider zum Abscheiden von ölnebel aus Luft.
Die verdichteten Luftströme, die in Gasturbinentriebwerken zur Druckbeaufschlagung von Laby rxnthdi cht ungen der Triebwerkshauptlager zwecks Vermeidung eines übermäßigen Schmierölverlustes verwendet werden, werden nahezu beständig mit öl in Form von kleinen, in der Luft dispergieren Tröpfchen verunreinigt.
Bei Versuchen zur Entfernung des größten Teils des ölnebels aus den verdichteten Luftströmen nach dem Hindurchströmen durch die Lager sind bisher weitgehend Fliehkraftabscheider verwendet wordenβ Die Verunreinigung der verdichteten Luft mit ölnebel ist insbesondere deshalb nachteilig, weil ein Austritt von verunreinigter Luft aus im Verdichter befindlichen Labyrinthdichtungen eine Verschmutzung der Triebwerksteile hervorruft und schädliche und unangenehme Stoffe in die aus dem Verdichter zur Kabinendruckerzeugung abgezweigte Luft hineingelangen. Ein weiterer Nachteil liegt natürlich in dem erhöhten Schmieröl verlust, was ein größeres Fassungsvermögen des Triebwerksölbehälters erfordert und dadurch das Triebwerks gewicht vergrößert« Eine besondere Schwierigkeit liegt darin, daß selbst
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verhältnismäßig geringe in den Abscheidern entstehende Verlustmengen zum Verlust einer beträchtlichen Schmierölmenge pro Triebwerksbetriebsstunde führen.
Bei einer bekannten Fliehkraftabscheiderbauart wird eine Trommel mittels eines Elektromotors innerhalb eines feststehenden Gehäuses gedreht. An einem Ende der Trommel wird Luft mit darin dispergiertem ölnebel zugeführt und mit Hilfe von an der Trommelaußenwand befestigten radialen Flügeln nach außen geschleudert. Die Flügel sind auf einer Seite mit einem weichen, verformbaren, porösen Material überzogen, welches die Koagulation der ölpartikelchen und die nachfolgende Wanderung der öltröpfchen zur zylindrischen Trommelwand hin unterstützte Die zylindrische Trommelwand ist perforiert und durch die Perforationen treten eowohl öltröpfchen als auch Luft aus. Das öl trifft auf eine feststehende zylindrische und mit der Trommel koaxiale Wand auf und klettert aufgrund der den öltröpfchen mitgeteilten Rotationsenergie an dieser Wand empor, bis es eine auf der zylindrischen Wand gebildete Lippe erreicht und über diese abfließt. Danach wird das öl zu einem Sumpf zurückgeleitet und die Luft, die immer noch mit etwas öl verunreinigt ist, gelangt durch ein feststehendes Abscheidesieb, auf welchem die verbleibenden ölpartikelchen zusammenwachsen und dieses öl über die Lippe der feststehenden zylindrischen Wand in
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den Sumpf abtropft.
Diese Fliehkraftabscheiderbauart ist jedoch aus verschiedenen Gründen nicht für den Einsatz bei Flugzeuggasturbinentriebwerken geeignet« Der bekannte Abscheider eignet sich nur für den Betrieb mit vertikal stehender Trommelachse, während ein bei Flugzeugen verwendbarer Abscheider in jeder möglichen Betriebslage und auch bei wechselnden Beschleunigungen arbeitsfähig sein muß» Da die Luft und das öl die Trommel durch die gleiche Perforation verlassen und deshalb für eine Weile miteinander in Berührung bleiben, besteht für das öl die Möglichkeit, in den Luftstrom zurückzügelangenβ
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für den Einsatz in Flugzeugen geeigneten Flüssigkeitsabscheider zu schaffen, der eine verhältnismäßig einfache Konstruktion aufweist und eine leicht austauschbare Baugruppe in Modulbauweise bildet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Reingas aus laß in einem radial inneren Bereich der Kammer gelegen ist und daß in der Kammer eine Packung mit einer verhältnismäßig steifen, flüssigkeits durchlass igen
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Matrix angeordnet ist.
Gemäß einer Aus füh rungs form der Erfindung ist die drehbare Kammer auf einer Hohlwelle angeordnet und der Reingas aus laß ist durch Öffnungen in der Wellenwand gebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die drehbare Kammer mittels Haltemitteln, die mit einem Ende der Welle zusammenwirken, abnehmbar auf der Welle befestigte
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben«,
Gemäß der Zeichnung ist ein drehbarer Fliehkraftabscheider 10 auf einer Welle 11 eines Strahltriebwerksgetriebes befestigt. Die Welle 11 ist mittels Lagern 12 und 13 drehbar gelagert und wird über ein Kegelgetriebe von einer nicht dargestellten Hauptwelle eines Triebwerks angetrieben» Eine Dispersion aus Luft und ölnebel wird durch das Getriebegehäuse zum Einlaß 15 des Abscheiders geleitet. Der Abscheider 10 weist eine drehbare Kammer auf, die durch einen hinteren Plansch 17, die Welle 11 und ein, einen vorderen Plansch und einen Mantel bildendes Teil 18 begrenzt ist«, Die Anordnung ist durch eine Mutter 19»
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deren Klemmkraft über das Kegelrad 14 auf das Teil 18 wirkt, und über das Lager 13 durch eine Wellenschulter 21 auf dem Ende der Welle 11 festgeklemmt.
Im radial inneren Teil des Abscheiders ist ein Reingasauslaß 20 durch Schlitzöffnungen 22 gebildet, über welche der radial innere Kammerteil mit dem hohlen Welleninneren in Verbindung steht. In der radial äußeren zylindrischen Mantelwand 23 des Abscheiders sind ölauslasse in Form von Radialbohrungen 24 und 27 gebildet.
Innerhalb der Abscheiderkammer befindet sich eine Packung 25 mit einer verhältnismäßig steifen porösen Matrix und ein Leitblech 26, welches stromauf des Reingasauslasses angeordnet ist.
Im Betrieb tritt die Luft-Öl-Dispersion unter Druck in den Einlaß 15 ein und wird durch das Leitblech 26 radial nach außen geleitet. Je weiter die Dispersion von der Drehachse des Abscheiders weggeführt werden kann, umso größer ist die auf den ölnebel wirkende Fliehkraft. Die schwereren ölpartikelchen werden zum Außenbereich des Abscheiders gedrängt und fließen durch die Bohrungen 27 ab„ Die verbleibende Dispersion strömt dann radial einwärts,
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wobei noch vorhandene ölpartikelchen zusammenwachsen und radial nach außen durch die Matrixstruktur strömen und durch Bohrungen 24 austreten. Die vom ölnebel befreite Luft verläßt den Abscheider durch den Reingasauslaß 20 und strömt durch die Wellenbohrung 28 zu einer Verbrauchs stelle.
Als 3ehr geeignetes Material für die durchlässige, verhältnismäßig steife Matrix hat sich ein Metallgitter erwiesen, welches durch Metallisieren eines offenzelligen Kunststoffschaumes und nachfolgendes Austreiben des Kunststoffes hergestellt worden ist«, Unter der Eigenschaft "verhältnismäßig steif" ist zu verstehen, daß die Matrix den Fliehkräften und anderen während des Abscheiderbetriebs auftretenden Kräften ohne wesentliche Verformung widerstehen kann, die ein Schließen des Gitters und eine übermäßige Drosselung der hin durchtreten den Strömung der Dispersion verursachen würde»
Ein besonderer Vorteil der Verwendung des eben genannten Matrixmaterials liegt darin, daß es leicht in der ungefähren Größe herstellbar ist und ausreichend verformbar ist, so daß es vor dem Einsetzen in die drehbare Kammer durch Zusammendrücken auf die richtige Größe gebracht werden kann.
Die Matrix kann jedoch auch aus jedem geeigneten Sieb-
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material hergestellt sein, beispielsweise aus Drahtgewebe oder gespreiztem Drahtgeflecht, einer Vielzahl von Lochplatten oder einer Borstenanordnung. Das wesentliche Merkmal der Matrix ist eine verhältnismäßig große Oberfläche zum Abscheiden der ölpartikelchen und trotzdem die Bildung eines verhältnismäßig ungehinderten Strömungsweges, so daß Öl radial nach außen und Luft radial nach innen wandern kann» Eine Borstenanordnung, beispielsweise mit radial orientierten Drahtborsten weist trotz gewisser Vorteile den Nachteil auf, daß falls sich eine Borste lösen sollte, diese beträchtlichen Schaden anrichten könnte, wenn sie in einen ölkanal gelangt.
Gemäß einer Abwandlung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, stromauf des Leitbleches 26 eine relativ stärker durchlässige Matrix vorzusehen, um die anfängliche Abscheidung der größeren Plüssigkeitspartikelchen zu begünstigen,.
Versuche haben bewiesen, daß bei Verwendung des oben beschriebenen Abscheiders nach-mehrstündigem kontinuierlichem Betrieb nur ein Ölverlust von einigen wenigen Tropfen entsteht und daß die Wirksamkeit des Abscheiders auch bei geringeren Abscheiderdrehzahlen oder bei Erhöhung des Druckgefälles über dem Abscheider nicht wesentlich verschlechtert wird,,
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Die Wirksamkeit des Abscheiders hat sich als so gut erwiesen, daß es sogar möglich ist, auf das Leitblech und die Verwendung von unterschiedlich porösem Matrixmaterial zu verzichten, ohne daß eine wesentliche Verschlechterung der Wirksamkeit entsteht.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform des Abscheiders kann die drehbare Kammer beispielsweise ein Zylinder mit einer Länge von etwa 5 cm und einem Durchmesser von 5 cm sein. Ein solcher Abscheider hat sich zur Abscheidung von in Luft dispergiertem öl bei einem Strömungsdurchsatz von 5,4 kg pro Minute und einer Kammerdrehzahl von 16 000 U/min bewährt.
Durch einfaches Lösen der Mutter 18 kann die drehbare Kammer von der Welle 11 abgenommen und durch eine neue oder gereinigte Kammer ersetzt werden. Diese Modulbauweise ist besonders im Hinblick auf die Vereinfachung der Wartung eines Triebwerks vorteilhaft, welchem der Abscheider zugeordnet ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trieb verbindung zwischen der Welle und der drehbaren Kammer
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durch die konische Nabe 29 hergestellt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, stattdessen eine Keilverbindung vorzusehen, was außerdem den Vorteil hätte, daß es möglich wäre, verschiedene Standartabscheidereinheiten auf einer Welle aufzureihen, um so einen Abscheider mit vergrößerter Kapazität herzustellen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    I9 Plüssigkeits abscheider zum Abscheiden einer in einem Gas dispergieren Flüssigkeit, mit einer drehbaren Kammer., die einen Einlaß für die Dispersion, einen Reingasauslaß und in ihrem radial äußeren Bereich einen Auslaß für die abgeschiedene Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reingasauslaß (20) in einem radial inneren Bereich der Kammer (16) gelegen ist und daß in der Kammer eine Packung (25) mit einer verhältnismäßig steifen, flüssigkeitsdurchlässigen Matrix angeordnet ist«
    2, Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Kammer (16) auf einer Hohlwelle (11) angeordnet ist und daß der Reingasauslaß (20) durch öffnungen (22) in der Wellenwand gebildet ist.
    3e Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsauslaß durch in der zylindrischen Mantelwand (23) der Kammer (16) angeordnete öffnungen (24, 27) gebildet ist.
    4. Abscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Kammer (16) abnehmbar mittels
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    -ix-
    mit einem Wellenende zusammenwirkenden Befestigungsmitteln (19) auf der Welle befestigt ist„
    5e Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem Dispersionseinlaß (15) ein Umlenkblech (26) in der Kammer (16) angeordnet ist, welches die Dispersion radial nach außen lenkt.
    6. Abscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix auf der dem Einlaß (15) zugewandten Ablenkblechseite stärker porös als auf der vom Einlaß ab gewandten Ablenkblechseite ist.
    7. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersionseinlaß (15) durch eine öffnung in einer Kamme rs tirnw and (18) gebildet ist.
    8„ Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (25) ein Metallkörper ist, der durch Metallisieren von offenzelligem Kunststoff schaum und nachfolgendes Austreiben des Kunststoffes hergestellt worden ist.
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DE2604180A 1975-02-10 1976-02-04 Vorrichtung zum Abscheiden einer in einem Gas dispergierten Flüssigkeit Expired DE2604180C2 (de)

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