CH418688A - Vorrichtung zur Erhöhung des Dispersionsgrades von in einem Fluidum enthaltenen Verunreinigungen - Google Patents

Description

  
 



   Vorrichtung zur Erhöhung des Dispersionsgrades von in einem Fluidum enthaltenen Verunreinigungen
Es sind schon eine Anzahl von Anzeige- und Messgeräten zum Überwachen der in einem flüssigen Medium vorhandenen Verunreinigungsmenge vorgeschlagen worden. Ein Anwendungsgebiet solcher Mess- und Anzeigevorrichtungen ergibt sich bei Brennstoffen, die zur Versorgung von Flugzeugmotoren verwendet werden. Da es von erheblicher Bedeutung ist, dass die Brennstoffe so weit wie möglich von Wasser und anderen Verunreinigungen frei gehalten werden, ist es notwendig, ein verlässliches und zureichendes Mess- und Anzeigesystem vorzusehen, das ständig genaue Informationen über den Zustand des Brennstoffes zu der Zeit liefert, wenn dieser nach dem Flugzeug gefördert wird.



   Eine bekannte Messvorrichtung, basiert auf dem Prinzip der Messung der Menge von reflektiertem Licht, das eine Fotozelle von dispergierten Verunreinigungen innerhalb des Brennstoffes oder einer anderen zu messenden Flüssigkeit erhält, und zwar ist die Fotozelle, mit Ausnahme solchen reflektierten Lichtes, gegenüber allem anderen Licht völlig abgeschirmt. Eine besondere Eigenart dieser Messvorrichtung besteht darin, dass sie hoch   empflindlich    ist, präzise geeicht werden kann und im Falle einer fehlerhaften Funktion dies die Bedienungsperson schnell erkennen lässt, so dass die notwendigen Einstellungen schnell und leicht ausgeführt werden können.

   Das Prinzip dieser Vorrichtung, die mitunter als    TOTA-       MITOR R) y bezeichnet wird, steht voraus, dass die    Verunreinigungen wirklich weitgehend gleichförmig im ganzen Brennstoff oder der anderen Flüssigkeit, deren Verunreinigungsgrad gemessen werden soll, verteilt sein müssen. Wenn keine im wesentlichen vollständige Dispersion erzielt ist, so liefert der        TO TAMITOR        keine verlässliche Anzeige des Verun  reinigungsgrades.   



   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung des Dispersionsgrades von in einem Fluidum enthaltenen Verunreinigungen, zwecks Verbesserung der Zuverlässigkeit von Messungen des Verunreinigungsgrades. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Fluidumsleitung mit einer Mehrzahl in ihr angebrachter Öffnungen vorgesehen ist, dass ein auf Fluidumsdruck entsprechender Bauteil vorgesehen ist, der durch den Fluidumsdruck in der ersten Leitung beeinflusst wird und zum Abdekken oder Freilegen der Öffnungen in dieser zwecks Einstellung eines im wesentlichen konstanten Druckabfalles für die Strömung durch diese Leitung bewegbar ist, dass Mittel zum Vorspannen des auf den Fluidumsdruck ansprechenden Bauteiles in einer Richtung im Sinne eines Abdeckens der Öffnungen und dass schliesslich eine zweite Leitung vorgesehen ist,

   die eine Verlängerung der ersten Leitung bildet und das Fluidum weiterleitet, nachdem dieses durch die öffnungen hindurchgetreten ist.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.



   Fig. 1 zeigt eine Messapparatur, die eine Vorrichtung zur Erhöhung des Dispersionsgrades enthält;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch diese auch   Zerteiler        genannte Vorrichtung in grösserem Massstabe; und
Fig. 3 ist ein Diagramm, welches zeigt, dass der Verunreinigungsgrad nach Durchgang durch den Zerteiler weitergehend unabhängig ist von der Strömungsgeschwindigkeit.



   Nach Figur 1 der Zeichnungen ist ein allgemein  mit der Bezugsziffer 10 bezeichneter Zerteiler in Reihenschluss in eine Zuführleitung 12 eingeschaltet, so dass der gesamte Brennstoff, oder ein anderes Fluidum oder Strömungsmittel, durch den Zerteiler 10 in der Leitung 12 hindurch und von dort über eine Leitung 14 nach einer   Verunreinigungs-Tast- und    Messvorrichtung 16 fliesst, die über Leiter 18, 20 mit einem Verstärker 22 elektrisch verbunden ist, der ein geeignetes Messgerät 24 aufweist.



   Der Trübungsverstärker 22 ist durch einen Leiter 26 mit einer Batterie 30 verbunden, der einen Druckschalter 32 aufweist, der ein Öffnen und Schliessen von Kontakten steuert, die den Leiter 26 mit dem Leiter 40 verbinden. Sobald das Ventil 35 gedrückt bzw. geöffnet ist, legt der Druckschalter 32 den Verstärker 22 und die Vorrichtung 16 an Spannung. Ein Sichtzeichen in der Vorrichtung 16 wird mittels der Leitung 18 zugeführten Stroms eingeschaltet oder beleuchtet und das Fotozellensignal wird dem Verstärker 22 über Leitung 20 zugeführt. Solange der Brennstoff, der durch das Gerät 16 strömt, rein bleibt, hält ein Relais innerhalb des Verstärkers 22 das Ventil 46 durch Erregen dessen Spule 55 über Leiter 28 geöffnet.



   Wenn Verunreinigungen im Brennstoff erscheinen, schaltet das Relais im Verstärker 22 die Leitung 28 und das Solenoid 44 ab, wodurch das Ventil 46 geschlossen wird. Das Ventil 46 ist ein Dreiwegeventil, und wenn es abgeschaltet ist, steht die Leitung 48 mit der Leitung 49 in Verbindung. Dies hat zur Folge, dass ein unter der Membran herrschender Druck, der das Abschlussventil 50 offenhält, zur Atmosphäre hin entspannt wird und das Ventil 50 die Brennstoffströmung abschliesst.



   Um eine Brennstofförderung zu ermöglichen, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein: Zunächst muss das Sicherheits-Einschaltventil 35 (  Totmann-Ventil  ) geöffnet sein; hierdurch wird durch Schliessen der Kontakte 42 die Vorrichtung 16 in Betrieb gesetzt.



  Das Ventil 46 muss geöffnet sein, damit der Druck aus dem Tank 34 über die Leitungen 36 und 48 mit dem Ventil 50 in Verbindung kommt und somit das Ventil 46 öffnen kann.



   Ein Schliessen des Ventils 35 von Hand oder ein automatisches Schliessen des Magnetventils 49 hat ein Anhalten der Brennstoffströmung durch das System zur Folge.



   Der Zerteiler und die Vorrichtung 16 sind zwischen dem Messgerät 62 und der Schlauchtrommel 64 angeordnet, so dass das Instrument den Brennstoff, anstatt dessen Reinheitsgrad vor dem Separator 56 zu überwachen, so überwacht, wie er weitergefördert wird.



   Das Prinzip, nach dem die Vorrichtung 16 arbeitet, besteht darin, dass der Verunreinigungsgrad direkt in Beziehung gesetzt wird zu der Verunreinigungsmenge, die von einer Fotozelle abgetastet wird, die im übrigen gegen alles andere Licht abgeschirmt ist; der Grad des ertasteten Lichtes ist eine Funktion der Anzahl der dispergierten Partikel.

   Demgemäss ist es, da ein grosser zusammengesetzter Verunreinigungsteil einem niedrigeren Messwert ergeben würde als der selbe Verunreinigungsteil in der Form einer Mehrzahl kleinerer Teilchen, zum Erzielen einer verlässlichen Messung der Verunreinigung notwendig, grob zerteilte Verunreinigungen in eine feine Dispersion umzuwandeln, die gleichförmig über die ganze Strömung verteilt ist, und dadurch einen Verunreinigungs-Ableseoder Messwert zu schaffen, der über einem weiten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten für die gemessene Flüssigkeit hinweg den tatsächlichen Vergezeichnet wird, in bezug gesetzt zur absoluten Verunreinigungsgrad, der durch die Vorrichtung 16 aufgezeichnet wird,

   in Bezug gesetzt zur absoluten Verunreinigungsmenge und ist unbeeinflusst von der Grösse oder der anfänglichen Verteilung der Verunreinigungen und ebenfalls unbeeinflusst durch die Strömungsbewegung des Strömungsmittels.



   Um eine Umwandlung der Verunreinigungen in geeignete Grösse und Verteilung herbeizuführen, nimmt der Zerteiler 10 die gesamte Strömung aus der Leitung 12 auf und führt die erforderliche Dispersion durch, bevor die Strömung zur Leitung 14 hin ausgelassen wird. Der Zerteiler 10 erfordert keine äussere Antriebsleistung und führt seine notwendige Funktion mit nur vernaschlässigbar grossem Kraftbedarf aus. Es tritt nämlich nur ein kleiner Druckabfall entlang dem Zerteiler 10 auf, wodurch eine Zerteilerwirkung im wesentlichen gleichförmig über einen weiten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten in der Leitung 12 erhalten wird.



   Die Leitung 12 (Figur 2) hat eine Mehrzahl von öffnungen 70, welche das Strömungsmittel aus der Leitung 12, wie durch Pfeile 72 angedeutet, in radialen Richtungen in einen ringförmigen Raum 74 fliessen lassen, der durch eine Buchse 76 gebildet wird, die die Leitung 12 umgibt und einstückig mit der Leitung 14 verbunden ist.

   Innerhalb des Endes der Leitung 12 sitzt ein auf Strömungsmitteldruck ansprechender Kolben 78, der durch eine Feder 80 in einer Richtung entgegen dem Druck vorgespannt ist, den die durch Pfeile 82 bezeichnete Strömung in der Leitung 12 ausübt, so dass der Kolben 78 sich normalerweise in einer Richtung zum Abdecken der Öffnungen 70 bewegt; da aber die Stirnfläche 84 des Kolbens dem Druck in der Leitung 12 ausgesetzt ist, wird dadurch der Kolben nach links entgegen dem Widerstand der Feder 80 in einer Grösse vorgespannt, die proportional zur Geschwindigkeit der Brennstoffströmung in der Leitung 12 ist.



   Auf diese Weise wird der Kolben 78 bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit nach rechts und bei hoher Strömungsgeschwindigkeit nach links von der in Figur 2 gezeigten Stellung zum Freilegen zusätzlicher   Öffnungen    70 bewegt, wodurch sich ein Minimum an Druckabfall für das Strömungsmittel beim Durchtritt aus der Leitung 12 zur Leitung 14 ergibt.



   Verunreinigungen in der Form suspendierter freier Wassertropfen werden beim Durchtritt durch die Öffnungen 70 auf Grund der Anzahl und der Anordnung  der Öffnungen in Tröpfchen gleichförmiger Grösse unterteilt und im wesentlichen gleichmässig über die ganze Leitung 14 verteilt, so dass der Grad des dispergierten Lichtes beim Ankommen der Verunreinigungen an der Vorrichtung 16 in direkte Beziehung zum Grad der Verunreinigung gebracht ist und solche Faktoren wie Verunreinigungsgrösse und Verteilung nicht zu einer falschen Ablesung oder Messung durch das Instrument 16 führen.

   Stattdessen wird die Messung zum Grad der Verunreinigung unabhängig von der Art der Verschmutzung, deren Grösse und an  fänglickie    Verteilung in eine exakte Beziehung gesetzt ist. Überdies bleibt die vom Instrument gelieferte Anzeige in bezug auf die Reinheit der Flüssigkeit ohne Rücksicht auf die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes oder einer anderen durch das Instrument durchgeführten Flüssigkeit gleich.



   Figur 3 die drei unterschiedliche Verunreinigungspegel zeigt, lässt erkennen, wie die Verschmutzungs Messvorrichtung durch die Strömungsgeschwindigkeit relativ unbeeinflusst ist, d. h. beim selben in irgendwelchen relativen Einheiten gemessenen Verunreinigungsgrad ergibt sich nur eine   vernachlässigbare    Änderung der Verunreinigungsmessung durch Verändern der, in Prozent der Maximalgeschwindigkeit gemessenen Strömungsgeschwindigkeit. Dies bedeutet, dass solche Parameter, wie Strömungsgeschwindigkeit, Grösse der Verunreinigungsteilchen und Verteilung, nicht zu einer falschen Instrumentenanzeige im Hinblick auf den Reinheitsgrad führen.



   Überdies wird die gesamte Menge Flüssigkeit wie Brennstoff und dergl. durch das Messinstrument hindurchgeführt, und dadurch werden ungenaue Messungen vermieden, die sich mitunter bei dem Versuch ergeben, representative Teilmengen des Brennstoffes als Probe zu entnehmen und zu prüfen; dieses Verfahren führt zwangsläufig zu Fehlbeurteilungen, da die Probe nicht immer wirklich der übrigen geförderten Flüssigkeit entspricht.



   Im Betrieb wird die Vorrichtung 10 zwischen Leitungsteilstücke 12 und 14 im Strömungsweg vor dem Eintritt des Strömungsmittels in das Instrument 16 eingekuppelt, so dass die gesamte Strömungsmenge des Strömungsmittels zunächst durch den Zerteiler hindurchgeführt und die Verunreinigungsteile in eine gleichförmige Dispersion überführt und gleichmässig über die gesamte Flüssigkeit verteilt werden. Hierzu wird die Strömung aus einer Längsbahn in eine Radialbahn durch eine Mehrzahl von Öffnungen abgelenkt, woraufhin die Teilströmungen im ringförmigen Raum 74 gemischt werden. Die Strömung wird in einem Kanal 14 zusammengeführt. Da die Anzahl der unbedeckten Öffnungen 70, die den radialen Strömungsweg schaffen, direkt proportional ist dem Druck in der Leitung 12, ergibt sich ein konstanter Druckabfall entlang der Vorrichtung 10 unabhängig von den Strömungsgeschwindigkeiten.

   Es sind keine kraftangetriebenen Dispersionsmittel erforderlich, und zwar wird die Vorrichtung 10 durch den Druck betrieben und liefert automatisch einen geeigneten Dispersionseffekt, wodurch das Instrument 16 in die Lage versetzt wird, die Verunreinigung genau und kontinuierlich aufzuzeichnen.



   In jeder anderen Hinsicht ist die Betriebsweise des Instrumentes 16 bekannt. Die Arbeitsweise des Instrumentes 16 wird unterstützt durch den Zerteiler 10, die die Verunreinigungen in einen besser feststellbaren und gleichförmigeren Zustand für Messung und Aufzeichnung überführt. Der beschriebene Zerteiler verbraucht sehr wenig Leistung, kann auf einfache und wirtschaftliche Weise angeschlossen werden und steigert Genauigkeit und Eichfähigkeit des Instrumentes 16. Fluide können somit genauer überwacht werden, und man kann Korrekturen vornehmen, bevor der Verunreinigungspegel zu unliebsamen Ergebnissen führt.



   Die gesamte Einrichtung kann auf einem Wagen untergebracht und die Trommel 90 an einer nicht gezeigten Benzinzapfstelle angeschlossen werden, woraufhin man das Aggregat in der beschriebenen Weise zur Förderung von Brennstoff zu einem Flugzeug oder einem anderen Fahrzeug durch die Leitung 64 in Betrieb nehmen kann, bis die Vorrichtung einen Verunreinigungszustand des Brennstoffes feststellt und dann den Betrieb beendet.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Erhöhung des Dispersionsgrades von in einem Fluidum enthaltenen Verunreinigungen, zwecks Verbesserung der Zuverlässigkeit von Messungen des Verunreinigungsgrades, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Fluidumsleitung mit einer Mehrzahl in ihr angebrachter Öffnungen vorgesehen ist, dass ein auf Fluidumsdruck entsprechender Bauteil vorgesehen ist, der durch den Fluidumsdruck in der ersten Leitung beeinflusst wird und zum Abdecken oder Freilegen der Öffnungen in dieser zwecks Einstellung eines im wesentlichen konstanten Druckabfalles für die Strömung durch diese Leitung bewegbar ist, dass Mittel zum Vorspannen des auf den Fluidumsdruck ansprechenden Bauteiles in einer Richtung im Sinne eines Abdeckens der öffnungen und dass schliesslich eine zweite Leitung vorgesehen ist,

   die eine Verlängerung der ersten Leitung bildet und das Fluidum weiterleitet, nachdem dieses durch die Öffnungen hindurchgetreten ist.

   UNTERANSPRUCH Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Vorspannen des auf den Fluidumsdruck ansprechenden Bauteils ein elastisch nachgiebiges Element umfassen.