DE2947737C2

DE2947737C2 - Flüssigkeitsabscheider

Info

Publication number: DE2947737C2
Application number: DE2947737A
Authority: DE
Inventors: Trevor Walter London Simpson
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1979-11-27
Publication date: 1981-11-12
Also published as: JPS6311930B2; US4255174A; FR2442651B1; IT1126380B; IT7927485A0; FR2442651A1; DE2947737A1; JPS5575753A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsabscheider der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Derartige Flüssigkeitsabscheider sind beispielsweise in Triebwerken von Hubschraubern erforderlich, die in Seegebieten eingesetzt werden und bei denen die Gefahr besteht, Seewasserspritzer einzusaugen. Abgesehen von Korrosionsproblemen können Seewasserspritzer genügend hoher Konzentration bei Gasturbinentriebwerken zu Salzablagerungen am Kompressor führen, wodurch der Wirkungsgrad des Triebwerks in erheblicher Weise herabgesetzt werden kann. Durch diese Ablagerungen können sogar Sicherheitsrisiken entstehen.

Bei einem bekannten Flüssigkeitsabscheider der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sind an den Drallschaufeln längs ihrer Abströmkante Abführungskanäle angeschlossen, die anströmseitig einen längs laufenden Eintrittsschlitz aufweisen, durch den die Flüssigkeit in radialer Richtung abgeleitet wird. Diese Abführkanäle münden über öffnungen in eine den Wirbelkanal umgebende Ringkammer, so daß die abgeschiedene Flüssigkeit in die Ringkammer strömt
Da sich bei diesem bekannten Flüssigkeitsabscheider die Kanäle im wesentlichen quer zur Gasströmung über die Schaufeln erstrecken, ergeben sich notwendigerweise durch Abfangen der Gasströmung durch die am Abströmende vorgesehenen Schälkanten Turbulenzen

ίο in der Gasströmung, die zu einer Vermischung der Gasströmung stromab des Schaufelaufbaus führen. Eine solche Vermischung ist im Hinblick auf die Trennung der Strömung in die beiden Komponenten, nämlich die Flüssigkeitstropfen und die Gasströmung unerwünscht Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsabscheider zu schaffen, der eine verbesserte Tropfenabscheidung durch weitgehende Vermeidung von Turbulenzen innerhalb des Strömungskanais gewährleistet

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Dadurch, daß die Leiteinrichtung in Gestalt von Nuten oder Rippen sich über die gesamte axiale Länge zwischen Eintrittskante und Austrittskante erstreckt, ergibt sich eine im wesentlichen wirbelfreie Strömungsleitung mit Zentrifugalabscheidung der Tröpfchen, die dann entlang der Innenwand des Kanals abgeführt werden können, ohne daß eine äußere Ringkammer zur Abführung erforderlich wäre. Der Gasstrom kann dann in einen stromab der Drallschaufeln angeordneten Sekundärkanal in Form eines Rohres eingeleitet werden, der als Strömungsteiler dient und die Flüssigkeit über die äußere Oberfläche austreten läßt.

Durch die Erfindung wird daher eine definierte Flüssigkeitsströmung entlang der Innenwand des Kanals erreicht, die leicht abgeführt werden kann, während die innerhalb des Flüssigkeitsrings strömenden von Flüssigkeit befreiten Gase zur weiteren Verwen-

4c dung, beispielsweise dem Einlaß eines Gasturbinentriebwerks zugeführt werden können.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Batterie von Flüssigkeitsabscheidern gemäß der Erfindung, die in einem Trägerrahmen montiert sind,

V) F i g. 2 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines der in Fig. 1 dargestellten Flüssigkeitsabscheider,

F i g. 3 eine aufgebrochene perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Flüssigkeitsabscheiders nach F i g. 2.

Gemäß Fig. 1 trägt ein Träger 10 eine Gruppe gleicher Abschieber 11, von denen einer im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist.
Jeder Abscheider 11 besteht aus einem im Querschnitt kreisförmigen Primärkanal 12,dereinen Schaufelaurbau umschließt. Dieser Schaufelaufbau besteht aus vier Drallschaufeln 14, die auf einem gemeinsamen Träger 13 montiert sind. Gemäß dem dargestellten Ausführungrbeispiel sind vier Drallschaufeln vorgesehen. Es ist

f>5 jedoch klar, daß unter gewissen Umständen auch eine andere Anzahl von Drallschaufeln erforderlich sein kann. Der Träger 13 weist eine allgemein zylindrische Gestalt auf und ist koaxial zur Achse des Primärkanals

12 angeordnet Die Drallschaufeln 14 erstrecken sich zwischen den Träger 13 und der Innenwand 12a des Primärkanals 12, derart, daß der Träger 13 in seiner Lage längs der Achse des Primärkanals 12 gehalten wird. Die Drallschaufeln 14 sind so gestaltet, daß ein den Primärkanal 12 in Richtung des Pfeils A durchströmender Gasstrom um die Achse des Primärkanals 12 verwirbelt wird.

Jede Drallschaufel 14 ist auf einer Oberfläche 14a mit benachbart zueinander verlaufenden Nuten 15 verse- ίο hen. Diese Nuten haben am Vorderrand 17 der Drallschaufel 14 einen gleichen Abstand zueinander, und sie verlaufen nach dem äußeren Bereich der Hinterkante 18 der Drallschaufel 14 hin. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß Flüssigkeitstropfen, die durch den Gasstrom durch den Primärkanal 12 mitgeführt werden, durch Zentrifugalkraft durch die Wirbelwirkung des Gasstromes nach außen abgelenkt werden. Einige der Tropfen werden nach dem radial äußeren Ende des Primärkanals 12 abgeführt, während die übrigen auf die Drallschaufeln 14 auftreffen. Die auftreffenden Flüssigkeitstropfen fließen auf den Drallschaufeln 14 ineinander, verschmelzen und werden nach dem radial äußeren Ende des Primärkanals 12 durch die Nuten 15 abgeführt Infolgedessen besitzt der aus den radial äußeren Bereichen des Kanals 12 ausgeblasene Gasstrom eine hohe Flüssigkeitskonzentration und der andere Gasstrom, der von den radial inneren Bereichen des Kanals ausgeblasen wird, besitzt eine verminderte Flüssigkeitskonzentration, oder ist sogar frei von Flüssigkeitstropfen.

Um diese beiden Gasströme aufzuspalten, ist ein Strömungsteiler 126 stromab des Schaufelaufbaus angeordnet, der einen Sekundarkanal bildet. Das Ende des Sekundärkanals hat eine kegelstumpfförmige Gestalt, wobei der kleinere Durchmesser innerhalb des Primärkanals 12 benachbart und stromab zu dem Schaufelaufbau liegt. Demgemäß wird der Gasstrom, der eine niedrige Flüssigkeitskonzentration hat, oder sogar flüssigkeitsfrei ist, in den Sekundarkanal gelangen, während der Rest mit hohem Feuchtigkeitsgehalt an der Außenseite des Sekundärkanals entlangströmt.

Gemäß Fig. 1 tritt die Gasströmung mit einem verminderten Flüssigkeitstropfengehalt oder ohne Flüssigkeit aus dem Sekundärkanal aus und kann demgemäß den Träger 10 verlassen. Die Gasströmung mit hoher Flüssigkeitskonzentration wird jedoch in den Träger 10 ausgeblasen, wo die Flüssigkeit gesammelt und über ein Rohr 19 abgezogen werden kann.

Bei dem Abscheider 11 gemäß F i g. 3 sind die Nuten 15 gemäß Fig.2 auf der Oberfläche 14a jeder Drallschaufel 14 durch eine einzige Rippe 20 ersetzt. Demgemäß wird jede Drallschaufel 14 mit einer einzigen Rippe 20 versehen, die längs der Oberfläche 14a von einem radial inneren Bereich des Vorderrandes 17 nach dem radial äußeren Bereich am Hinterrand 18 der Drallschaufel 14 verläuft. Die Rippen 20 wirken in gleicher Weise wie die Nuten 15 gemäß F i g. 2 und sie leiten die ineinander gelaufenen Flüssigkeitstropfen nach den radial äußeren Bereichen des Primärkanals 12.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit Drallschaufeln 14 beschrieben, die mit benachbarten Nuten 15 oder mit Rippen 20 auf einer Oberfläche 14a versehen sind. Es ist jedoch klar, daß die Hippen bei entsprechender Schaufelausbildung auch auf beiden Oberflächen der Schaufel angeordnet sein könnten.

Um die Flüssigkeit, die von den radial äußeren Bereichen des Schaufelaufbaus austritt, in Tropfenform aufzubrechen, sind die radial äußere Oberfläche des kegelstumpfförmigen Endabschnitts des Sekundärkanals und die radial innere Oberfläche des Primärkanals 12 stromab des Schaufelaufbaus mit mehreren Axialnuten 21 (Fig.3) versehen. Durch Aufbrechen der Flüssigkeit in einzelne Tropfen kann eine wirksamere Flüssigkeitsabfuhr erreicht werden.

Der Träger 10 und die zugeordneten Abscheider und Sekundärkanäle können beispielsweise benutzt werden, um Seewasserspritzer von der Luft zu trennen, die in den Triebwerkseinlaß eines Hubschraubers gelangt, der über See fliegt Der Träger 10 kann zweckmäßigerweise vor einem Hubschraubertriebwerkseinlaß angeordnet werden, wobei die Sekundärkanäle lagemäßig so angeordnet sind, daß Luft mit einem niedrigen Seewasser-Tröpfchengehalt oder ohne Seewassergehalt in den Triebwerkseinlaß gelangt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsabscheider zum Abscheiden von in einem Gasstrom mitgeführten Flüssigkeitstropfen, bestehend aus einem im Querschnitt kreisförmigen Primärkanal, in dem mit einer Leiteinrichtung versehene Drallschaufeln angeordnet sind, die der Gemischströmung einen Wirbel aufprägen und die Flüssigkeitstropfen nach außen ableiten, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Oberfläche der Drallschaufeln (14) mit einer Leiteinrichtung versehen ist, die vom inneren Bereich des Vorderrandes (17) zum äußeren Bereich des Hinterrandes (18) der Drallschaufeln (14) verläuft.

2. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung aus einer Vielzahl von Nuten (15) oder aus wenigstens einer Rippe (20) besteht.

3. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungsteiler (126,1 stromab der Drallschaufeln (14) vorgesehen ist, der den aus den radial inneren Bereichen des Primärkanals (12) abströmenden Gasstrom von den radial äußeren Bereichen des Gasstroms im Primärkanal (12) trennt.

4. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsteiler (i2b) aus einem Sekundärkanal besteht, der einen Endabschnitt kegelstumpfförmiger Gestalt aufweist, dessen kleinerer Durchmesser innerhalb des Primärkanals (12) benachbart zum stromabwärtigen Ende der Drallschaufeln (14) liegt.

5. Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Oberfläche des Sekundärkanals und die radial innere Oberfläche des Primärkanals (12) stromab der Drallschaufeln (14) mit Axialnuten (21) versehen ist, die die zusammengelaufene Flüssigkeit in Tropfenform aufbrechen.

6. Flüssigkeitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einander gleiche Abscheider gruppenweise in einem Träger (10) angeordnet sind, der mit einem gemeinsamen Ablauf (19) für die abgeschiedene Flüssigkeit ausgestattet ist.