DE2436080B2

DE2436080B2 - Vorrichtung zum Abtrennen von öl von Wasser und Feststoffteilchen

Info

Publication number: DE2436080B2
Application number: DE2436080A
Authority: DE
Inventors: Shannon Bruce Copeland; Mark Stephen Richards
Original assignee: Racor Industries Inc Modesto Calif (vStA)
Current assignee: Racor Industries Inc Modesto Calif (vStA)
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1979-08-02
Also published as: US3931011A; JPS5222713B2; AU6999774A; DE2436080C3; GB1469288A; CA1032087A; DE2436080A1; JPS5080568A; ES432076A1; US3931011B1

Description

durch Vorsehen einer Erstabscheidewirkung einer Koaleszierwirkung und einer Filtration, wobei diese Wirkungen nacheinander und in dieser Reihenfolge eintreten.

Eine solche Vorrichtung ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist. Die Unteransprüche definieren im Rahmen der Erfindung bevorzugte Einzelheiten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat ferner den Vorteil, daß sie kompakt aufgebaut ist, so daß sie leicht eingebaut und gewartet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, erläutert.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Längsschnittdarstellung der Ausführungsform nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie 3-3derFig. 2;

Fig. 4 ist die Darstellung eines Deflektorturbinenelements aus dem AusfÖhrungsbeispiel nach Fig. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in Seitenansicht. Die Vorrichtung umfaßt vier Hauptbauteile, die eine langgestreckte, hohle, an beiden Enden geschlossene Kammer bilden. Ein Topf 11 ist an der Unterseite eines Ringkörpers 12 fluiddicht montiert, und an der Oberseite des Ringkörpers 12 ist fluiddicht eine langgestreckte, hohle Filterkammer 13 montiert, deren Ende fluiddicht durch eine Kappe 14 verschlossen ist.

Die Kappe 14 ist lösbar montiert am Ende der Hlterkammer 13 und gegen Fluide abgedichtet mittels eines T-Handgriffbefestigungselements 15, dessen Aufbau und Aufgabe nachfolgend noch im einzelnen erläutert werden. Eine oder mehrere Montageklammern 16 können um die Filterkammer 13 gelegt sein, damit die Vorrichtung im Betrieb gehaltert aufgebaut werden kann.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der Topf 11 einen konventionellen Absetzbehälter aus transparentem Material, wenn dieser auch aus Metall bestehen könnte. Der Topf 11 ist an der Unterseite des Ringkörpers 12 fluiddicht mittels noch zu erläuternder Mittel befestigt, und ein Ablaßventil 17 ist an dem Boden des Topfes 11 vorgesehen, damit Sedimente in Form von Fluiden hoher Dichte und Feststoffen aus der Vorrichtung abgelassen werden können.

Der Topf 11,-der Ringkörper 12, die Filterkammer 13, die Kappe 14 und alle anderen inneren Teile der Vorrichtung bestehen aus korrosionsfesten Materialien, welche den zu trennenden Fluiden widerstehen; ein Fluideinlaß 18 und ein Fluidauslaß 19 (nicht in Fig. 1 erkennbar) sind in dem Ringkörper 12 vorgesehen.

Man erkennt in Fig. 2, daß der Fluideinlaß 18 einen Durchlaß im Ringkörper 12 umfaßt, der in einen Rohrfortsatz 20 ausläuft, welcher sich in Richtung des Topfes 11 und koaxial bezüglich der Kammerlängsachse erstreckt. In ähnlicher Weise erkennt man in Fig. 2, daß der Auslaß 19 einen Durchlaß durch den Ringkörper 12 umfaßt, der in einem Abführrohr 21 ausläuft, welcher sich in Richtung der Kappe 14 koaxial mit der Kammerauslaßachse erstreckt. Obwohl die Innenflächen von Topf 11, Ringkörper 12 und Filterkammer 13 Querschnitte von geraden Kreiszylindern definieren, versteht es sich, daß diese Konfiguration kein erfindungswesentljches Merkmal ist, obwohl

die ringförmige Konfiguration von Topf, Rohrfortsatz

20 und Einlaß 18 sehr wünschenswert ist aus Gründen, die nachfolgend noch näher erläutert werden. In ähnlicher Weise ist die koaxiale Anordnung des Einlasses 18 und des Auslasses 19 kein erfindungswesentliches Merkmal, obwohl es bevorzugt ist, für das Abführrohr

21 des Auslasses 19 und sehr vorteilhaft ist für den Rohrfortsatz 20 des Einlasses 18.

Erfindungsgemäß ist ein Deflektorturbinenelement 24 (siehe vor allem Fig. 4) am Ende des Rohrfortsatzes 20 des Einlasses 18 angeordnet. Wie man in F i g. 2 erkennt, erstreckt sich das Deflektorturbinenelement 24 über den gesamten Querschnitt des Topfes 11 und unterteilt dieses damit in einen oberen und einen unteren Abschnitt, wobei das Deflektorturbinenelement 24 mit Vorsprüngen 61 seiner äußeren Peripherie in Kontakt steht mit der Innenoberfläche des Topfes 11 und so einen Abstand von der Innenoberfläche des Topfes 11 schafft, um eine Kommunikation zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt des Topfelements 11 zu ermöglichen.

In dieser Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist das Deflektorturbinenelement 24 aus zwei Teilen aufgebaut, wie Fig. 4 entnehmbar, und direkt auf dem Ende des Rohrfortsatzes 20 des Einlasses 18 montiert, wie noch näher zu beschreiben ist.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Schwimmerventil in der Vorrichtung vorgesehen, um zu verhindern, daß bereits abgeschiedene Fluide aus der Vorrichtung abgesogen werden und in die Quelle für das der Trennung zu unterwerfende Dieselöl zurückgefördert werden, falls das System, in welchem die Vorrichtung verwendet wird, einmal aus irgendeinem Grunde stillgelegt wird. Ein solches Schwimmerventil weist eine Hohlkugel 25, vorzugsweise aus Aluminium, auf und ist eingesetzt in den Rohrfortsatz 20 des Einlasses 18. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Einlaß 18 mit einer Engstelle 26 innerhalb des Rohrforlsatzes 20 versehen, und zwar oberhalb der Kugel 25. Die Engstelle 20 ist vorzugsweise mit einer federnden Dichtung 27 versehen. Beim Einleiten des Dieselöls in den Einlaß 18 und durch die Engstelle 26 wird die Hohlkugel 25 nach unten in den Rohrfortsatz 20 und gegen das stromaufwärtsgerichtete Ende des Deflektorturbinenelements 24 (Fig. 2) gedrückt.

Wenn demgemäß die Strömung von Dieselöl in den Einlaß 18 unterbrochen wird, schwimmt die Hohlkugel 25 auf in Kontakt mit der federnden Dichtung 27, womit die Engstelle 26 des Einlasses 18 verschlossen wird. Das Gewicht des Fluides in dem oberen Abschnitt der Vorrichtung einschließlich der Filterkammer 13 hat die Tendenz, die Kugel 25 in dichten Kontakt mit der Dichtung 27 zu bringen.

Ein Trichter 30 umschließt den Rohrfortsatz 20 des Einlasses 18 in geringem Abstand, so daß sich ein Ringraum 29 ergibt. Die äußere Peripherie des Trichters ist mit dem Topf 11 luftdicht verbunden, wobei die Spitze des Trichters 30 sich in den Topf 11 hinein erstreckt. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung sind sowohl der Topf 11 wie auch die äußere Peripherie des Trichters 30 an der Unterseite des Ringkörpers 12 mittels eines Flansches 31 befestigt, der so ausgebildet ist, daß er an dem Ringkörper 12 mittels einer Mehrzahl von Schrauben 32 befestigt werden kann, durch welche der Flansch 31 in Druckkontakt mit Schultern an dem Topf 11 und dem Trichterelement 30 gebracht werden

kann, derart, daß diese fluiddicht in Kontakt mit einer Dichtung 33 treten, welche in einer Nut des Ringkörpers 12 aufgenommen ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, stellt die Filterkammer 13 einen Hohlzylinder dar, von dem ein Ende zusammen mit einer Dichtung 34 in einer Nut in der oberen Oberfläche des Ringkörpers 12, gebildet von einem Paar hochstehender Flansche 35 und 35', aufgenommen ist. Das Abführrohr 21 des Auslasses 19 erstreckt sich koaxial zur Filterkammer 13, im wesentlichen über deren gesamte Länge, und endet in einer mit Gewinde versehenen Engstelle 36, die ausgebildet ist zur Aufnahme eines Endes eines Gewindebolzens 37, welcher einen Teil des Befestigungselements 15 mit T-förmigem Handgriff bildet.

Der Gewindebolzen 3? erstreckt sich durch eine öffnung in der Kappe 14, die mit einer entsprechenden Dichtung 38 versehen ist, welche zusammengepreßt wird, wenn das Gewinde des Bolzens 37 voll in die mit Gewinde versehene Engstelle 36 eingeschraubt worden ist. Die Dichtung 38 kann beispielsweise aus Nylon bestehen, um das Abnehmen der Kappe 17 durch Drehung des Befestigungselements zu erleichtern, wobei die Gewinde von Bolzen 37 und Engstelle 36 außer Eingriff gebracht werden. Man erkennt, daß die äußere Peripherie des Kappenelements 14 mit einer Nut 39 versehen ist, zur Aufnahme des freien Endes der Filterkammer 13 zusammen mit einer geeigneten Dichtung, um auch hier eine Fluidabdichtung zwischen dem freien Ende der Filterkammer 13 und der Kappe 14 zu schaffen.

Ein hohlzylindrisches Filter 40 umschließt das Abführrohr 21 des Auslasses 19, und an den gegenüberliegenden Enden des Filterelements 40 sind durchbohrte obere Wandungen 41 und untere Wandungen 42 vorgesehen. Die Bohrungen in den Wandungen 41 und 42 sind so bemessen, daß das Abführrohr 21 des Auslasses 19 aufgenommen wird, und sind mit entsprechenden Dichtungen versehen, um eine Fluidabdichtung zwischen der Außenfläche des Abführrohres 21 und den Wandungen 41 und 42 zu erzielen.

Die obere Wandung 41 wird von der Kappe 14 erfaßt, und die untere Wandung 42 wird erfaßt von einer Feder 43, die zwischen der unteren Wandung 42 und dem Ringkörper 12 eingespannt ist. Demgemäß unterstützt die Feder 43 die Entnahme des Filters 40 aus der Filterkammer 13 bei Abnehmen des Kappenelements 14 durch Herausschrauben des Bolzens 37 aus der Gewindeengstelle 36.

Da die Wandungen 41 und 42 aus fluiddichtem Material bestehen, und da die Außenfläche des zylindrischen Filters 40 im Abstand liegt von der Innenfläche der Kammer 13 und die Innenfläche des zylidnrischen Filters 40 im Abstand liegt von der Außenfläche des Abführrohres 21 des Auslasses 19, erkennt man, daß sich ein Paar von im Abstand liegenden Ringvolumina 45 bzw. 46 gebildet haben. Das Filter 40 besitzt eine perforierte äußere zylindrische Wandung 47 und eine perforierte innere zylindrische Wandung 48, welche ein Ringvolumen 49 ergeben, das gefüllt ist mit einem Filtermaterial für Radialströmung, vorzugsweise aus harzimprägnierter Zellulose. Das Ol strömt somit von dem äußeren Volumen 45 zum inneren Volumen 46 der Vorrichtung radial durch die perforierten Wandungen 47 und 48 und durch das Filtermaterial im Volumen 49.

Ein Paar von miteinander fluchtenden Auslaßöffnungen 50 ist am oberen Ende des Abführrohres 21 des Auslasses 19 vorgesehen. Demgemäß strömt das öl, das durch das Filterelement 40 und in das Volumen 46 gelangt ist, aus diesem Volumen 46 durch die ■-> Auslaßöffnung 50 und den Auslaß 19 heraus.

Bei einer üblichen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem Auslaß 19 eine Pumpe zugeordnet, welche das öl aus der Vorrichtung beispielsweise einem Dieselmotor zuführt. Demgemäß ist

in der Einlaß 18 einem entsprechenden Tank angeschlossen, der Dieselöl enthält, wobei die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin besteht, Wasser und alle Feststoffe auszutragen, die in dem Dieselbrennstoff enthalten sein mögen, bevor das

ι > Dieselöl die an den Auslaß 19 angeschlossene Pumpe erreicht. Es ist nämiich beinahe unmöglich, den Zustand von Dieselbrennstoff von dem Zeitpunkt an zu kontrollieren, zu dem er die Raffinerie verläßt, bis er in den Tank gelangt, von dem er für die Verbren-

.'(i nung in beispielsweise einem Dieselmotor abgezogen wird. Selbst in diesem Tank kann er weiterer Verschmutzung unterworfen werden infolge Kondensation von Wasser oder Einbringen von Rost oder anderen Schmutzstoffen. Darüber hinaus kann sich in dem

2■> Tank Brennstoff zersetzen. Aus diesem Grunde wird, wenn beispielsweise Dieselöl aus einem Tank abgezogen wird, beinahe unvermeidlich Wasser, Feststoffe und Luft mit dem Brennstoff mitgerissen, und wenn man das Wasser und die Feststoffe nicht entfernt,

«ι können sie die Pumpe und den Motor beschädigen.

Gemäß Fig. 4 ist das Deflektorturbinenelement 24

der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Deflektor 55 und ein Abschirmelement 56 aus leichtgewichtigem, korrosionsfestem Material, beispielsweise aus Kunst-

ii stoff aufgebaut. Der Deflektor 55 und das Abschirmelement 56 umfassen zueinander passende kegelstumpfförmige Körper 57 und 58. Der Deflektor 55 ist jedoch mit einem ausgekehlten Stumpf 59 versehen, der sich von dessen Spitze her erstreckt, und das Abschirmelement 58 ist mit einem Rohrabschnitt 60 versehen, das eine öffnung an seiner Spitze aufweist, derart, daß der ausgekehlte Stumpf 59 im Preßsitz aufgenommen werden kann. Der Rohrabschnitt 60 des Abschirmelements 58 ist seinerseits so bemessen, -, daß er in das Ende des Rohrfortsatzes 20 des Einlasses 18 im Preßsitz hineinpaßt.

Sowohl der Deflektor 55 als auch das Abschirmelement 58 sind so bemessen, daß die kegelstumpfförmigen Körper 57 und 58 derselben sich zur äußeren Pe-

,11 ripherie hin in einem geringen Abstand von der Innenfläche des Topfes 11 befinden. Die äußere Peripherie des Körpers 57 des Deflektors 55 ist jedoch mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 61 versehen, die in Kontakt mit der Innenfläche des Topfes 11 treten.

Zusätzlich ist die obere Oberfläche des Körpers 57 des Deflektors 55 mit Verlängerungen der Auskehlungen 62 auf dem Stumpf 59 versehen, die sich schraubenlinienförmig über die obere Seite des Körpers 57 erstrecken, wobei jede dieser Auskehlungen

bo62 ausläuft zwischen unterschiedlichen Paaren der Vorspränge 61 rings um die äußere Peripherie des Körpers 57.

Wie in Fig. 4 erkennbar, sind die Auskehlungen auf dem Stumpf 59 an ihrem oberen Ende ausge-

b5 schnitten, um so Durchlässe 63 für das öl zu bilden, wenn die Hohlkugel 20 auf dem oberen Ende des Stumpfes 59 aufsitzt (siehe Fig. 2).

Demgemäß gelangt in den Einlaß 18 eingespeistes

Dieselöl durch die Engstelle 26, den Rohrfortsatz 20 und um die Hohlkugel 25 herum in die Durchlässe 63, welche das öl in die schraubenlinienförmigen Auskehlungen 62 leiten. Wie am besten in Fig. 4 erkennbar, nimmt die Kanalgröße der Auskehlungen 62 > zu, wenn diese sich der äußeren Peripherie des Körpers 57 des Deflektors 55 nähern, so daß der Strömung des Fluids in den Kanälen durch Venturi-Wirkung eine erhöhte Geschwindigkeit verliehen wird. Infolge der Form der Kanäle wird das Fluid gezwun- i< > gen, in Ringform um die Achse der Vorrichtung zu strömen, so daß sich eine Zentrifugalwirkung im oberen Abschnitt des Topfes ergibt, begrenzt durch die unteren und oberen Flächen des Trichters 30 bzw. des Abschirmelements 58, und diese Zentrifugenwirkung ι > ist am ausgeprägtesten an der Außenperipherie des Deflektors 55.

Das Ergebnis einer solchen Zentrifugenwirkung ist, daß das Wasser sowie die Feststoffe, die von dem Dieselöl mitgerissen werden und in den Einlaß 18 gelangen, an der Innenfläche des Topfes 11 konzentriert werden, und zwar innerhalb des Volumens, das begrenzt wird durch den Trichter 30 und das Abschirmelement 56 infolge der Trägheitskräfte. Jedoch wirkt der Kontakt zwischen dem Wasser und den Feststof- r> fen mit der Innenfläche des Topfes 11 und mit den Vorsprüngen 61 an der Außenperipherie des Deflektors 55 der Trägheit des Wassers und Partikeln entgegen mit der Tendenz, daß diese unter Schwerkraftwirkung zwischen den Vorspriingen 61 in den unteren κι Abschnitt des Topfelements 11 heruntersinken.

Das öl strömt durch den Ringraum 29 zwischen der offenen Spitze des Trichters 30 und der Außenfläche des Rohrfortsatzes 20 des Einlasses 18 und nach oben durch den Ringkörper 12 in die Filterkammer r> 13. Es versteht sich, daß, wenn einmal das Wasser und die Feststoffe in den unteren Abschnitt des Topfes hinter den Deflektor 55 gelangt sind, diese im wesentlichen in diesem unteren Abschnitt des Topfes 11 eingefangen bleiben. Darüber hinaus ergibt sich eine geringe, wenn überhaupt irgendeine, Strömung unterhalb des Deflektors 57. Demgemäß haben das Wasser und die Feststoffe, die im unteren Abschnitt des Topfes 11 enthalten sind, keine Tendenz mehr, wieder von dem öl mitgerissen zu werden. In ähnlicher Weise wird die Geschwindigkeit der Strömung des Fluids oberhalb des Trichters 30 sehr niedrig sein.

Es versteht sich jedoch, daß sehr feine Tropfen von Wasser und sehr feine Partikel, die in das öl mitgerissen werden, relativ unempfindlich gegenüber der Zentrifugenwirkung sind, die im oberen Abschnitt des Topfes 11, begrenzt durch das Abschirmelement 56 und den Trichter 30, stattfindet, so daß solche feinen Tropfen des Wassers und feine Partikel in das Volumen getragen werden, das von dem Ringkörper 12 und der Filterkammer 13 definiert wird und das begrenzt wird an seinen Enden durch den Trichter 30 und die Wandung 42 am Boden des Filters 40. In diesem Bereich jedoch wird die langsame Strömung des Fluids insbesondere gegen die untere Fläche der Wan- bo dung 42, jedoch auch gegen die Innenfläche des Ringkörpers 12 und die Außenfläche des Einlasses 18 und des Auslasses 19 eine Möglichkeit für die feinen Tröpfchen hochdichten Materials bilden, zu koaleszieren. Das Vorhandensein von feinkörnigen Fest- ts stoffen begünstigt eine solche Koaleszenzwirkung, weil damit Kerne gegeben sind, um die eine solche Koaleszierung in ähnlicher Weise erfolgen kann, wie Regentropfen sich um Staubpartikel bilden. In jedem Fall haben die großen Tropfen des Wassers, weiche gewöhnlich Feststoffpartikel enthalten, die Tendenz, sich an den Flächen des Volumens oberhalb des Trichters 30 und unterhalb der Wandung 42 zu bilden. Wenn solche Tröpfchen eine gewisse Größe erreichen, bewegen sie sich nach unten entgegen der langsamen Fluidströmung in diesem Volumen und damit in den Trichter 30 hinein. Wenn diese größeren Tröpfchen sich nach unten bewegen und durch den Ringraum 29 an der Spitze des Trichters 30 entgegen der langsamen Aufwärtsströmung des Fluids, sammeln sie die feinen Tröpfchen. Die großen Tropfen haben die Tendenz, sich längs der oberen Fläche des Abschirmelements 56 zu bewegen und an der äußeren Peripherie des Deflektors 57 vorbei in den unteren Abschnitt des Topfes 11.

Der größte Anteil des Wassers und der Partikel wird also aus der Strömung ausgetragen, bevor er die äußere Peripherie des Filters 40 in der Füterkammer 13 erreicht, so daß nur extrem feine Feststoffpartikel von dem Filter 40 abgeschieden werden müssen. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des Filters 40 vergrößert und seine Wirksamkeit sichergestellt.

Nach Durchlaufen durch das Filter 40 gelangt das Fluid in das innere Volumen 46, das rings um das Abführrohr 21 des Auslasses 19 von der inneren perforierten Wandung 48 des Filterelements 40 begrenzt ist. Der unvermeidliche Lufteinschluß des Dieselöls erzeugt ein besonderes Problem an dieser Stelle des Filterbetriebes, da jegliche vom Dieselöl mitgerissene Luft nicht von der Zentrifugenwirkung oder der Koaleszierwirkung ausgetragen wird, wie auch nicht durch das Filter 40.

Die Luft gelangt also durch das Filter 40, und da sie leichter als das Fluid selbst ist, sammelt sie sich am oberen Ende des Volumens 46. In diesem Fall ist es wichtig, daß das Abführrohr 21 des Auslasses sich über die gesamte Länge des Filters 40 erstreckt und daß ein Paar von Auslaßbohrungen 50 nahe dem oberen Ende desselben vorgesehen ist. Die Auslaßlöcher 50 müssen eine Gesamtfläche haben, die größer als die Querschnittsfläche des Auslasses 19 ist. Die Auslaßlöcher 50 sollten direkt einander gegenüberliegen in der Wandung des oberen Endes des Abführrohres 21.

Es versteht sich, daß dann, wenn die Luft, die sich innerhalb des Volumens 46 gesammelt hat, nicht entfernt wird, die wirksame Länge des Filterelements herabgesetzt wird. Man erkennt ferner, daß dann, wenn man eine Lufttasche sich im oberen Ende der Vorrichtung sammeln läßt, immer die Gefahr besteht, daß sie in den Auslaß an Stelle von Brennstoff eingesogen wird. Die Abgabe einer Lufttasche an einen Dieselmotor bei Vollast kann beispielsweise zu einer Beschädigung der Maschine führen, jedenfalls ist aber der Betrieb der Maschine schlecht. »

Bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik wurde dieses Problem entweder ignoriert oder wurde dadurch gelöst, daß der Auslaß an einem Punkt angeordnet wurde, der am weitesten entfernt war von dem Volumen, in welchem sich eine Lufttasche bilden könnte. Wenn die Strömung des Fluids durch das Filterelement in Längsrichtung erfolgt und nicht radial, kann eine solche Lösung für das Problem brauchbar sein. Wenn jedoch die Strömung von Fluid durch das Filterelement 40 radial erfolgt, wie in der Vorrichtung gemäß der Erfindung, kann dieses Problem nicht ein-

fach ignoriert werden, ohne daß der Wirkungsgrad des Filterelements beeinträchtigt wird.

Es hat sich gezeigt, daß durch Positionierung des Paares von gegenüberliegenden Löchern nahe an dem oberen Ende des Abführrohres mit einer Gesamtlast, die größer ist als die Querschnittsfläche des Auslasses, die Gefahr gebannt wird, daß eine Lufttasche in die Brennstoffleitung eingesogen wird. Die gebildeten Lufttaschen werden so klein gehalten. Die Luft wird natürlich zurück in den Brennstoff injiziert, von wo sie in kleinen Quantitäten herkam, Quantitäten, die zu klein waren, um die Arbeitsweise des Systems zu beeinträchtigen. Da die gesamte Fläche der Löcher 50 größer ist als die Querschnittsfläche des Auslasses und da die Lufttasche an der Oberseite der Vorrichtung ständig durch die erwähnte Injektionswirkung abgebaut wird, ist es unmöglich, daß eine Lufttasche in die Brennstoffleitung, selbst unter Vollastbedingungen des Motors, gesogen wird.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß das Ablaßventil 17 geöffnet werden kann, um das Wasser und die Feststoffteile aus dem System zu entfernen, während dieses in Betrieb ist. Es ist natürlich erforderlich, das System stillzulegen, wenn das Filter 40 periodisch ersetzt wird, da sein Wirkungsgrad natürlicherweise während des Betriebes abnimmt, wenn es sich mit feinen Partikeln und Tröpfchen zusetzt. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß ein Ersatz des Filters 40 schnell und mit wenig Mühe ermöglicht wird. Darüber hinaus verhindert die Schwimmventilwirkung der Hohlkugel 25, daß das Fluid in der Vorrichtung in den Tank durch den Einlaß 18 zurückgesogen wird, wenn das System stillgelegt wird, so daß sich immer ein betriebsbereites System ergibt, das unmittelbar nach Ersatz des Filters 40 wieder betriebsbereit ist.

Zur Erzielung eines vorteilhaften Betriebes kann auch durch ein Paar der erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können dabei mittels eines Kupplungsrohres, das den Auslaß der einen Vorrichtung

κι mit dem Einlaß der anderen Vorrichtung verbindet, in Serie geschaltet werden. Eine solche Anordnung kann nützlich sein, wenn stark verschmutzte Fluide vorliegen, weil die Lebensdauer beider Filter verlängert wird und damit der Zeitraum zwischen den Ab-

i> schaltungen für den Filteraustausch.

Es hat sich doch gezeigt, daß die anfängliche Abscheidewirkung und die Koaleszierwirkung in Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Lehre der Erfindung viel größere Fluidvolumina verarbeiten

.;n können, ohne daß der Flächenbereich des Filters 40 vergrößert werden muß.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vielfach Anwendung finden, und obwohl die vorstehende Beschreibung sich auf Anwendungen bezog, bei denen

>-> das öl für einen Dieselmotor vorgesehen war, versteht es sich, daß die Vorrichtung auch verwendet werden könnte, um öl abzutrennen, wenn das Wasser weiterverarbeitet werden soll. Es wäre in solchen Anwendungsfällen natürlich notwendig, die Feststoffanteile

ίο aus dem Wasser durch ein weiteres Filter abzuscheiden, das in den vorliegenden Unterlagen jedoch nicht dargestellt wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtrennen von öl von Wasser und Feststoffteilchen mit einer langgestreckten, ein topfföimiges Unterteil aufweisenden Kammer, die mit einem Einlaß versehen ist, der mit einem sich längs der Kammerlängsachse in Richtung des topfförmigen Unterteils erstrefckenden Rohrfortsatz verbunden ist, wobei um den Rohrfortsatz ein Trichter mit Abstand und in bezug auf die Kammerinnenwand dicht angeordnet ist und die Trichterspitze sich in Richtung des topfförmigen Unterteils erstreckt, und ferner mit einem in der Kammer angeordneten, rohrförmiigen Filter, in dem ein sich längs der Kammerachse erstreckendes Abführrohr angebracht ist, das mit einem Auslaß verbunden ist, dadurch gekennr zeichnet, daß das Filter (40) an seinen Stirnseiten durch vom Abf ührrohr (21) ausgehende Wandungen (41,42) dicht verschlossen ist, perforierte Seitenwandungen (46, 47) aufweist und mit Abistand sowohl zur Innenwand der Kammer (13) als auch zum Abführrohr (21) angeordnet ist, und daß am Ende des Rohrfortsatzes (20) ein Deflektorturbinenelement (24) montiert ist, das aus zwei Teilen aufgebaut ist, und zwar aus

(a) einem als kegelstumpfförmiger Körper (5T) mit schraubenförmigen Auskehlungen (62) auf seiner Oberseite ausgebildeten Deflektor (55) und

(b) einem als kegelstumpfförmiger Körper (58) ausgebildeten Abschirmelement (561, dessen innere kegelstumpfförmige Oberfläche in dichtem Abstand mit der ausgekehlten, kegelstumpfförmigen Oberfläche des Körpers (57) zusammenpaßt und wobei die kegel stumpfförmigen Körper (57 und 58) sich zur äußeren Peripherie hin in Abstand von der Innenfläche des topfförmigen Unterteils (11) befinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Peripherie des kegelstumpfförmigen Körpers (57) des Deflektors (55) mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (61) versehen sind, die in Kontakt mit der Innenfläche des topfförmigen Unterteils (11) stehen, und daß jede Auskehlung (62) ausläuft zwischen unterschiedenen Paaren der Vorsprünge (61).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (18) mit einer Engstelle (26) im Abstand vom Ende des Rohrfortsatzes (20) versehen ist und daß im Rohrfortsatz (20) zwischen der eine federnde Dichtung (27) aufweisenden Engstelle (26) und dem Deflektorturbinenelement (24) eine Schwimmerventil kugel (25) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Abführrohres (21) ein Paar von miteinander fluchtenden Auslaßöffnungen (50) vorgesehen sind, deren Gesamtfläche größer ist als die Querschnittsfläche des Auslasses (19).

Es sind bereits Vorrichtungen für die Trennung von Feststoffteilchen und Fluiden höherer Dichte, wie Wasser, von Fluiden niedrigerer Dichte, wie öl, Kerosin, Dieselöl, Benzin oder selbst Luft, bekannt, bei weichen die Abscheidung, das Koaleszieren und die Filtration stattfinden. In diesen bekannten Vorrichtungen werden diese Schritte jedoch mehr oder weniger gleichzeitig durchgeführt und häufig ohne angemessene Vorsorge für einen oder mehrere dieser Schritte. Insbesondere die Erstabscheidung von Fluiden ist in den bekannten Vorrichtungen vielfach unzureichend.

Unter der Bezeichnung »Erstabscheidewirkung« soll verstanden werden, daß größere Partikel und Tröpfchen von Fluiden höherer Dichte entfernt werden, die in der Strömung eines Fluidgemisches mitgeführt werden und die, wenn sie nicht abgeschieden werden, die Tendenz haben, sich in der endbeaufschlagten Fläche des Filters infolge ihrer Größe festzusetzen, was das Erfordernis mit sich bringt, das Filter häufig auszutauschen oder zu reinigen. »Koaleszieren« ist die Bildung größerer Tröpfchen aus Fluiden höherer Dichte infolge des Zusammenballens von kleineren Tröpfchen zu größeren Tropfen. Unter »Filtration« soll schließlich die Endreinigung des Fluids niedriger Dichte verstanden werden, um physikalische Fluide höherer Dichte und Feststoffteilchen mittels eines Filterelements abzutrennen.

Die Vorrichtungen der erwähnten Gattung haben eine hohle Kammer mit einer Sediment-Schale am Boden und einem austauschbaren Filterelement oben. Das Fluid wird in den Boden der Kammer eingeführt, und man läßt es aufwärts und durch das Filterelement zu einem Auslaß an der Oberseite der Kammer strömen (US-PS 2543481 und US-PS 2486389).

Beim Betrieb solcher Vorrichtungen erwartet man, daß die Fluide höherer Dichte und die Feststoffe in der Sedimentschale zu Boden sinken, von wo sie aus dem System abgezogen werden können.

In der Praxis jedoch hat die konstante Strömung von Fluid in die Schale einer solchen Vorrichtung die Tendenz, einen erheblichen Anteil der abgesetzten Fluide und Feststoffe in der Sedimentschale wieder mitzureißen, bevor sie abgezogen werden können, womit sie an die zunächst beaufschlagte Fläche des Filterelements geführt werden, wo sie sich sammeln, mit der Tendenz, das Filter zuzusetzen und eine frühzeitige Erneuerung zu bedingen. Es versteht sich, daß in solchen Vorrichtungen im wesentlichen keine Erstabscheidewirkung eintritt, falls nicht in Verbindung mit irgendeiner Koaleszierwirkung, die an der Führungsfläche des Filterelements (der erstbeaufschlagten Fläche) oder anderswo in der Vorrichtung stattfindet.

Es ist auch eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Koaleszierwirkung in einem Abschnitt der Vorrichtung erfolgt, der getrennt ist von dem Filterelement (US-PS 3187843). Es ist jedoch keine Vorsorge getroffen für eine Erstabscheidung vor dem Koaleszierelement, bei dem es sich um ein Grobfilter handelt, das natürlich auch dem Zusetzen unterliegt, und durch größere Partikel, die von dem einlaufenden Fluid mitgerissen werden.

Es ist ferner eine derartite Vorrichtung bekannt, die die erheblichen Nachteile der bisher bekannten Vorrichtung überwindet (US-PS 3428180). Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine weit erheblichere Verbesserung der bekannten Vorrichtungen erzielt wird