DE1236366B - Vorrichtung zum UEberwachen der Reinheit von Brennstoff - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

B67d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 64 c -2Π

Nummer: 1236 366

Aktenzeichen: B 63776 HI/64 c

Anmeldetag: 24. August 1961

Auslegetag: 9. März 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen der Reinheit von Brennstoff mit einem einen Ein- bzw. Auslaß für Brennstoff aufweisenden Gehäuse und zumindest einem aus mehreren ringartigen, in Flächenberührung übereinandergeschichteten brennstoffdurchlässigen Elementen zusammengesetzten rohrförmigen, eine Einheit bildenden Körper, dessen Ende einen als Brennstoffdurchlaß vorgesehenen Ring bildet.

Während der größte Teil des bei Flugzeugen zur Verwendung kommenden Brennstoffes von einwandfrei hoher Qualität ist, sind die gegenwärtig bei der Betankung zur Verwendung kommenden Einrichtungen nicht gut geeignet. Obwohl wirksame Einrichtungen zur Filtrierung und Wasserabscheidung überall dort angeordnet sind, wo Brennstoff von einer Stelle zur anderen gepumpt wird, so daß er normalerweise ohne gelöstes Wasser und mit nur wenigen festen Bestandteilen abgegeben wird, gibt es doch keine Garantie, daß jedes betankte Flugzeug immer und unter allen Umständen einwandfreien Brennstoff hat.

Alle Wasserabscheidefilter sind mit irgendeiner Art von vereinigten, abscheidenden Filterelementen versehen, die beim Hindurchströmen des Brennstoffes in ihm enthaltene, feste Verunreinigungen zurückhalten. Dabei bieten die Elemente dem Brennstoffdurchfluß einen allmählich steigenden Widerstand, bis der Druckabfall an dem Element größer als seine Widerstandsfähigkeit wird. Wenn das Element vorher nicht ausgewechselt wird, zerbricht es und gibt einen großen Teil seiner abgefilterten Verunreinigungen in den Brennstofftank ab. Flüge mit solchem verunreinigten Brennstoff können zu Unglücken führen, da die normalerweise von Flugzeugen mitgeführten Filter nur Spuren fester Verunreinigungen und kein Wasser entfernen können. Große Mengen an Verunreinigungen verstopfen schnell diese Filter und verursachen dann ein öffnen der Nebenschlußventile in den Filtern. Der verunreinigte, ungefilterte Brennstoff schleift dann die Pumpen aus und verstopft die Hilfseinrichtungen der Brennstoffsteuerung. Das Wasser des Brennstoffes kann in den Leitungen gefrieren, möglicherweise die Zündung verhindern und dadurch Menschen und Güter gefährden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Überwachen der Reinheit von Brennstoff zu schaffen, die einwandfreien Brennstoff durchfließen läßt und bei nicht einwandfreiem Brennstoff den Durchfluß sperrt. Unter einwandfreiem Brennstoff wird ein solcher verstanden, der kein unVorrichtung zum Überwachen der Reinheit
von Brennstoff

Zusatz zum Patent: 1186 770

Anmelder:

The Bendix Corporation,

Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Walter Kasten,

Raymond Landree,

Madison Heights, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. August 1960 (51864)

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gelöstes Wasser und nicht mehr als 0,7 mg/1 feste Verunreinigungen enthält.
Nach dem Hauptpatent 1186 770 wird die Aufgäbe dadurch gelöst, daß die den rohrförmigen Körper bildenden ringförmigen Elemente durch einen von einer Druckvorrichtung beaufschlagten Endverschluß mit einer vorbestimmten Kraft gegen den den Brennstoffdurchlaß bildenden Ring gedrückt werden und daß die ringartigen Elemente aus einem Material bestehen, welches radial gerichtete, extrem feine, feste Verunreinigungen durchlassende, jedoch solche über einer vorbestimmten Größe zurückhaltende Poren zwischen den Elementen bildet, deren Größen von der Druckvorrichtung bestimmt sind, und welches gegen Wasserverschmutzungsgrade unter einem vorbestimmten Wert unempfindlich ist,

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jedoch bei über diesem Wert liegenden Wasserverschmutzungsgraden anschwillt, und daß die Poren bei einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen der Ein- und Auslaßseite des Gehäuses infolge der Verstopfung durch feste Verunreinigungen und/ oder durch Anschwellen der ringförmigen Elemente infolge Wassers durch den auf den Endverschluß wirkenden Überdruck zur Verhinderung von Brennstoffdurchfluß vollständig geschlossen werden.

Nach dem Hauptpatent sind mehrere solcher rohrförmigen Körper in einer Anlage parallel geschaltet, wodurch naturgemäß die Durchsatzkapazität proportional der Körperanzahl zunimmt. Diese Parallelschaltung hat zur Folge, daß bei Ausfall eines vorgeschalteten Filters im allgemeinen alle Sicherungskörper mit verschmutztem, wasserhaltigem Treibstoff beaufschlagt werden, so daß der Brennstoffdurchtritt durch alle Körper gesperrt wird.

Es wurde nun gefunden, daß dieser Nachteil vermieden wird, wenn jeder rohrförmige Sicherungskörper von einem an sich bekannten brennstoffdurchlässigen Filter umschlossen ist, von dem der Brennstoff nur zu dem rohrförmigen Körper fließt. Wenn nun eines dieser vorgeschalteten Filter beispielsweise durch Aufreißen ausfällt und verunreinigten Treibstoff hindurchläßt, wird nur der Durchfluß durch den zugehörigen, nachgeschalteten Sicherungskörper gesperrt. Der Durchfluß durch die gesamte Anlage nimmt je nach der Anzahl der enthaltenen Filterelemente nur um einen bestimmten Bruchteil ab. Eine vollständige Sperrung wird auf diese Weise vermieden, zumal, da das ausgefallene Filterelement während des Betriebes ausgetauscht werden kann.

Es ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, daß das Filter an seinen Enden durch aufgesteckte Stirnkappen verschlossen ist, die an einem den rohrförmigen Körper umgebenden gelochten Rohr befestigt sind und alle Teile zu einer Einheit verbinden. Durch diese Verbindung des Filters mit dem Sicherungskörper zu einer Einheit kann ein defektes Element mit wenigen Handgriffen gegen ein neues ausgetauscht werden. Es ist also nicht mehr nötig, daß der Durchsatz der Anlage beim Ausfall mehrere Einheiten längere Zeit zurückgenommen werden muß.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der erfmdungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung und Reinheitsüberwachung von Brennstoff in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 ist eine Ansicht eines wasserabscheidenden Filters teilweise im Schnitt;

F i g. 2 zeigt ein Element der zweiten Stufe des Filters gemäß der F i g. 1 teilweise im Schnitt und teilweise mit fortgebrochenen Teilen;

F i g. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2.

Das Bezugszeichen 10 in der F i g. 1 bezeichnet einen wasserabscheidenden Brennstoffilter mit einer Einlaßöffnung 11 und einer Auslaßöffmmg 13, einer ersten Stufe 12 mit mehreren Zusammenflußelementen 14 (von denen nur eines gezeigt ist) sowie einer zweiten Stufe 16 mit mehreren Filterelementen 18 (von denen nur ebenfalls eines gezeigt ist). Die Zusammenflußelemente 14 können harzgebundene, fest zusammengepreßte Schichten feiner Glasfasern sein oder aus anderem Filtermaterial oder einer Kombination von Materialien bestehen, die imstande sind, Verunreinigungen in fester Form bis herunter zu einer Größe von 1 Mikron normalerweise zurückzuhalten und emulgierte Brennstoff-Wasser-Gemische zu verhältnismäßig großen Wassertropfen und reinem, wasserfreiem Brennstoff zusammenzuballen. Diese großen Wassertropfen sinken in eine Wasserwanne 20 und nehmen auch Spuren äußerst feiner fester Bestandteile mit sich. Das Wasser und die sehr feinen festen Bestandteile werden durch ein schwimmergesteuertes Wasserablaßventil 22 abgelassen. Bevor der Brennstoff die Auslaßöffnung 13 erreicht,

ίο fließt er durch die Filterelemente 18 hindurch, die den Durchgang jeglicher Wassertropfen und fester Verunreinigungen verhindern, die diese Elemente erreicht haben könnten. Somit gestatten die Elemente 18 normalerweise nur den Durchfluß von sauberem, wasserfreiem Brennstoff.

Um jedoch sicherzustellen, daß kein verunreinigter Brennstoff aus der Auslaßöffnung 13 herausfließt, ist jedes Filterelement 18 so ausgeführt, wie es in den F i g. 2 und 3 gezeigt ist. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, daß jedes Element einen harzimprägnierten, gefalteten Papierkörper 24 und eine gegenüber Verunreinigungen empfindliche Absperrsicherung 26 enthält, wie sie in der deutschen Patentschrift 1186 77Ö beschrieben ist. Diese Sicherung ist teleskopartig in den gefalteten Papierkörper eingeschoben und bildet den Kern desselben. Jede Sicherung 26 umfaßt einen porösen rohrförmigen Körper 28, der aus einer Reihe miteinander fluchtender und einander in Flächenberührung zugewendeter Schichten aus harzimprägniertem Material besteht, welche Poren zwischeneinander bilden. Ein solcher poröser rohrfÖrmiger Körper kann insbesondere aus zu Stapeln aufeinandergelegten, zwischenlegscheibenartigen Elementen oder einem aus Band gewickelten Element bestehen.

Es ist zu beachten, daß der poröse rohrförmige Körper innerhalb eines perforierten Rohres 30 angeordnet und einer genau bemessenen Vorpressung ausgesetzt ist, die durch eine auf ihre ganze Höhe zusammengedrückte Feder 32 hervorgerufen wird.

Die Feder ist an dem geschlossenen Ende des perforierten Rohres angeordnet und stößt gegen eine bewegliche Endplatte 34 an, die mit dem einen Ende des rohrförmigen porösen Körpers 28 in Berührung ist. An dem anderen Ende des perforierten Rohres 30 ist ein Eisenband 36 mit einer Ringdichtung 38 befestigt. Die Feder 32 braucht nicht bis auf ihren vollen Zustand zusammengepreßt zu werden, wenn andere Mittel vorgesehen sind, um die Scheiben unter einer gegebenen Druckbelastung oberhalb der zusammendrückenden Kraft, die durch die Vorspannung der Feder erzeugt wird, zu halten. An dem gefalteten Papierkörper und an der Sicherung 26 sind Stirnklappen 40 und 42 befestigt, um eine aus einem Stück bestehende Filtereinheit zu bilden.

Das Material der Sicherung 26 wird mit einer Epoxyharzlösung behandelt, so daß es gegenüber vorbestimmten Verunreinigungsgraden durch feste Stoffe und Wasser empfindlich ist. Die Sicherungen sind gegenüber geringen Spuren freien Wassers in dem durch sie hindurchströmenden Brennstoff träge und gestatten auch den freien Durchgang äußerst feiner, in dem Brennstoff vorhandener Verunreinigungen in Form fester Stoffe, wodurch der Sicherung eine annehmbare Lebensdauer im Betrieb verliehen wird. In dem Brennstoff vorhandene größer© Wassermengen verursachen ein Anschwellen der Scheiben, was zu einer Einengung des durch die Poren der Sicherung hindurch stattfindenden Brennstoffflusses

führt. Größere Schmutzteilchen schnüren gleichfalls den Durchfluß durch die Poren ein, da sie dazu neigen, sich auf der Außenseite d&r porösen Sicherung aufzubauen. Vorbestimmte Mengen einer Verunreinigung durch Wasser und/oder feste Stoffe erhöhen den Druckunterschied an der Sicherung und erzeugen dadurch Druckkräfte in ständig zunehmender Größe, bis eine bestimmte Größe der Kräfte den Durchfluß durch die Poren der Sicherung völlig zum Stillstand bringt. Gegebenenfalls kann an den wasserabscheidenden Filter ein Druckmeßgerät 44 befestigt werden, um den Wechsel in dem Druckunterschied innerhalb des Abscheiders anzuzeigen.

Der Durchfluß in der zweiten Stufe des wasserabscheidenden Filters findet zunächst durch den Teil 24 des gefalteten Papierkörpers der Filterelemente statt, von da durch die Poren der Sicherung 26 zu der Auslaßöffnung 13. Solange der gefaltete Papierkörper 24 richtig arbeitet, bleibt der Druckverlust durch die Sicherung im wesentlichen konstant, da jede Sicherung gegenüber sauberem Brennstoff, der kein ungelöstes Wasser enthält, absolut träge ist. Wenn Spuren von Wasserdufchschüssen oder festen Bestandteilen über die im vorhinein festgelegten Reinheitsgrade hinaus durch ein Filterelement 18 und durch die abströmseitig und innerhalb des Elementes angeordnete Sicherung hindurchgehen, dann nimmt die Sicherung diese Verunreinigung sofort wahr und zeichnet eine praktisch augenblickliche Erhöhung des Druckabfalls auf. Dieser Druckabfall nimmt zu, weil das Material der Sicherung bei Verunreinigungsgraden durch Wasser über einen vorbestimmten Wert hinaus anschwillt und dadurch sich die Porengröße zwischen den Materialschichten vermindert, und weil durch Verunreinigungen in Form von festen Stoffen über ein vorbestimmtes Maß hinaus die Poren verstopfen. Ein fortgesetzer Durchfluß verunreinigten Brennstoffes führt zu einem völligen Schließen der Poren, so daß der Durchfluß durch die Sicherung gänzlich unterbrochen wird. Demzufolge gestattet jede Sicherung den Durchfluß annehmbaren Brennstoffes durch sie hindurch, jedoch nicht den Durchfluß von Brennstoff, der bis zu einem vorbestimmten Grad durch Wasser und/oder feste Bestandteile verunreinigt ist.

Die Anwendung der Erfindung bringt somit die folgenden weiteren Vorteile mit sich:

1. Wenn ein einzelnes Filterelement ausfällt, dann braucht nur eine Sicherung (nämlich die innerhalb des Elementes angeordnete) ausgewechselt zu werden, da nur die innerhalb des fehlerhaften Elementes befindliche Sicherung den Verunreinigungen durch Wasser und/oder feste Bestandteile ausgesetzt worden ist. Wenn sämtliche Sicherungen in einem getrennten Gehäuse angeordnet wären, welches die Auslaßöffnung 13 für den Brennstoff aufnehmen würde, oder wenn sämtliche Sicherungen in einer Kammer innerhalb des wasserabscheidenden Brennstoffilters, jedoch abströmseitig der zweiten Stufe angeordnet werden, dann wurden alle Sicherungen der von einem einzigen fehlerhaften Filterelement hindurchgelassenen Verunreinigung ausgesetzt worden sein und müßten ersetzt werden.

2. Die Anordnung einer getrennten Sicherung innerhalb jedes der Filterelemente gestattet den fortgesetzten Betrieb des wasserabscheidenden Brennstoffilters, auch wenn eines oder mehrere der Filterelemente bricht oder anderweitig ausfällt, da die Sicherung nur die zugehörigen fehlerhaften Elemente und nicht den gesamten wasserabscheidenden Brennstoffilter außer Betrieb setzt. Wenn daher während einer Betankung eines oder mehrere Filterelemente ausfallen, kann eine sichere Betankung mit einer proportional zu der Anzahl der fehlerhaften und nichtfunktionsfähig gewordenen Elemente verminderten Durchflußgeschwindigkeit fortgesetzt werden.

3. Durch die Anordnung der Sicherung innerhalb jedes Filterelementes wird kein besonderer Raum für die Sicherungen benötigt, da der Raum innerhalb der Filterelemente nicht gebraucht wird.

4. Die beschriebene Art der Anordnung der Sicherungen vermindert das Maß der benötigten harten Teile und setzt die Gesamtkosten einer Betankungsanlage dieser Art herab.

5. Die Wartungskosten werden auf ein Minimum herabgesetzt, da nur ein Gehäuse bedient zu werden braucht und nur die fehlerhaften, der zusammen als

ao Filter verwendeten Einheiten ausgewechselt zu werden brauchen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Überwachen der Reinheit von Brennstoff mit einem Ein- bzw. Auslaß für Brennstoff aufweisenden Gehäuse und zumindest einem aus mehreren ringartigen, in Flächenberührung übereinandergeschichteten, brennstoffdurchlässigen Elementen zusammengesetzten rohrförmigen, eine Einheit bildenden Körper, dessen Ende einen als Brennstoffdurchlaß vorgesehenen Ring bildet, wobei die den rohrförmigen Körper bildenden ringförmigen Elemente durch einen von einer Druckvorrichtung beaufschlagten Endverschluß mit einer vorbestimmten Kraft gegen den den Brennstoffauslaß bildenden Ring gedrückt werden und wobei die ringartigen Elemente aus einem Material bestehen, welches zwischen den Elementen radial gerichtete, extrem feine, feste Verunreinigungen durchlassende, jedoch solche über einer vorbestimmten Größe zurückhaltende Poren bildet, deren Größe von der Druckvorrichtung bestimmt sind, und welches gegen Wasserverschmutzungsgrade unter einem vorbestimmten Wert unempfindlich ist, jedoch bei über diesem Wert liegenden Wasserverschmutzungsgraden anschwillt, und wobei die Poren bei einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen der Ein- und Auslaßseite des Gehäuses infolge der Verstopfung durch feste Verunreinigungen und/oder durch Anschwellen der ringförmigen Elemente infolge Wassers durch den auf den Endverschluß wirkenden Überdruck zur Verhinderung von Brennstoffdurchfluß vollständig geschlossen werden, nach Patent 1186770, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (28) von einem an sich bekannten, brennstoffdurchlässigen Filter (24) umschlossen ist, von dem der Brennstoff nur zu dem rohrförmigen Körper (28) fließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (24) an seinen Enden durch aufgesteckte Stirnkappen (40, 42) verschlossen ist, die an einem den rohrförmigen Körper (28) umgebenden gelochten Rohr (30) befestigt sind und alle Teile zu einer Einheit (18) verbinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein eine Brenn-

stoff-Wasser-Emulsion brechender Filter (14) in an sich bekannter Weise vorgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe (12,16) mehrere der genannten Einheiten (14,18) parallel geschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschriften Nr. 1224 917, 1250797;

USA.-Patentschriften Nr. 2 725 986, 2 776 989, 2 788 129.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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