DE4012384A1 - Zyklonabscheider zum trennen von schmutzteilchen aus fluiden - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Teilchenseparatoren der Art, wie sie aus der US-PS 41 99 443 bekannt sind, und auf kombinierte Teilchendetektoren und Schaumabscheider, wie sie in der US-PS 42 82 016 beschrieben sind. Diese Offenbarungen sind hierin durch Bezugnahme enthalten. Solche Vorrichtungen werden in Verbindung mit Hydraulik- und Schmierungssystemen für solche mechanischen Geräte gebraucht, welche ein Fluid wie beispielsweise Öl benötigen. Insbesondere entfernt der Teilchenseparator der vorliegenden Erfindung selektiv die im Öl eines solchen Systems enthaltenen Teilchen oberhalb einer vorherbestimmten Größe. Bevorzugte Ausgestaltungen vorliegender Erfindung entfernen ebenso Luft und andere eingeschlossene Gase aus dem Fluid und leiten sie aus dem System heraus.

Mechanische Kraftübertragungsmaschinen unterliegen einer Abnutzung aufgrund abrasiver Reibung, welche durch Kontakt von sich bewegenden Teilchen unter Druck und Last bei hohen Relativgeschwindigkeiten verursacht wird. Dies führt zu einem Loslösen einer Anzahl von kleinen Teilchen. Solche "Abriebteilchen" oder "Fasern" weisen im allgemeinen eine Größe von 2 bis 20 Mikrometer auf. Befinden sich Teilchen dieser Größe feinverteilt in einem zirkulierenden Fluid wie beispielsweise schwerem Schmieröl, so folgen sie im wesentlichen den Bewegungen des Öls, anstatt sofort auf Schwer- und Trägheitskraft zu reagieren. Dennoch beläuft sich, sobald normaler Abrieb auftritt, die Menge von solchen Teilchen auf einen relativ geringen Wert, und in den meisten Systemen lassen sie sich leicht durch Filter oder, wenn die Teilchen eisenhaltig sind, durch Magnete aus dem System entfernen.

Wenn die Teile des Kraftübertragungssystems, welches geschmiert wird, überlastet werden oder wenn örtliche Schwächebereiche auftreten, ändert sich die Situation grundsätzlich. In solchen Fällen lösen sich wesentlich größere Materialteilchen, im wesentlichen am Kontaktpunkt zwischen sich bewegenden Teilchen unter hohem Oberflächendruck. Darüber hinaus beschleunigt sich der Grad der Verschlechterung, wenn die Oberfläche durch das Herausbrechen solcher Teilchen erst einmal deformiert worden ist, was zum Abbrechen zusätzlicher Teilchen zu wachsenden Anteilen führt. Diese "Bruchteilchen" sind im allgemeinen von einer wesentlich größeren Größenordnung als die eingangs beschriebenen "Abriebteilchen". Außerdem steigt die Menge von anfallenden Abriebteilchen stetig. Allgemein liegen die "Bruchteilchen" in einem Größenbereich von 100 bis 2000 Mikrometer. Bedingt durch ihre größere Masse eignen sie sich weniger für eine Suspension mit dem Schmierungs-Fluid.

Es ist bekannt, daß das strukturelle Versagen von Antriebsreihenkomponenten im voraus eines solchen Versagens rechtzeitig vorausgesagt werden kann, indem der Zustand des Schmieröls überwacht wird. Ein solches strukturelles Versagen wird angekündigt, wenn metallische Teilchen in der Größenordnung von Bruchteilen, d. h. größer als 100 Mikrometer, gemeldet werden oder wenn die Menge von Abriebteilchen stetig anwächst. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung basiert auf dem Typ, der solche Schmutzteilchen ausscheidet und ein Signal vorsieht, um die Bedienungsperson vor dem Auftreten der geschilderten Situation zu warnen.

Neben der Erzeugung von Schmutzteilchen neigen Antriebsanordnungen ebenso zur Bildung eines Grades von Durchschüttlung des Schmierungs-Fluids. Dies führt zu einer Bildung von Schaum, der sich häufig als recht stabil erweist. In vielen Systemen sind gleiche Volumen von Luft und Öl miteinander vermischt. In noch anderen Hochgeschwindigkeitsanwendungen, wie beispielsweise bei der Schmierung von Gasturbinen, können auch bis zu vier Teile Luft mit einem Teil Öl vermischt sein. Diese Verdünnung des Öls führt dazu, daß weniger Öl in Kontakt mit den zu schmierenden Oberflächen kommt, dies wiederum führt zu einer Verminderung des umfassenden Schmiereffekts des Öls - ein offensichtlich unerwünschtes Ergebnis. Ferner wird das Fluid durch die anwesende Luft im Öl kompressibel, wodurch der Gesamtdruck im Ölsystem vermindert wird. Dies ist insbesondere der Fall beim Gebrauch von Pumpen der Verdrängebauart oder von Kreiselpumpen, welche eine gebräuchliche Praxis für diese Arten von Systemen darstellen. Darüber hinaus wird der Kühleffekt des Öls weitgehend aufgrund der größeren Reibung wegen des Mitreißens von Luft verringert, dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit der Überhitzung und des beschleunigten Abriebs.

Der Teilchenseparator der vorliegenden Erfindung trennt auf mechanischem Wege Schmutzteilchen von der Flüssigkeit, so daß die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Anzeige von Bruchteilchen mittels konventionellen Anzeigeeinrichtungen erhöht werden. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind darüber hinaus zur Aufnahme von Einrichtungen zum Entfernen von Luft und anderen eingeschlossenen Gasen aus dem Fluid geeignet.

Der erfindungsgemäße Teilchenseparator umfaßt ein äußeres zylindrisches Gehäuse mit zwei Enden, welche bis auf bestimmte noch zu beschreibende Öffnungen geschlossen sind. In dem Gehäuse befindet sich eine im wesentlichen zylindrische Kammer. Zur Erleichterung der Beschreibung soll im folgenden willkürlich von dem einen Ende des zylindrischen Gehäuses als Oberteil und dem entgegengesetzten Ende als Unterteil die Rede sein, wenngleich zu beachten ist, daß der Teilchenseparator in jeder beliebigen Orientierung angeordnet und in Betrieb gesetzt werden kann, da seine Funktion nicht von der Schwerkraft beeinflußt wird.

Im Innern des Gehäuses ist ein hohles zylindrisches Rohr entlang der Achse des Gehäuses angeordnet und mit einem der Enden des Gehäuses verbunden. In unterschiedlichen Ausgestaltungen der Erfindung wird das Rohr innerhalb der Kammer entweder vom Oberteil oder vom Unterteil des Gehäuses getragen. Die Länge des Rohres entspricht nur einem Teil der Länge des Gehäuses. Da der Zweck des Rohres der Schaffung eines Auslasses für eingeschlossene Gase im zentralen Teil des Wirbels des Zyklon-Systems dient, wird das Rohr im allgemeinen auch als "Wirbelsammler"-Rohr bezeichnet.

Öl oder andere Fluide verlassen die Vorrichtung durch eine trichterförmige Mündung im Unterteil des Gehäuses. Die sich verjüngende Mündung steht mit einem Fluidkanal in Verbindung, welcher seinerseits mit einem Fluid-Auslaß im Unterteil des Gehäuses in Verbindung steht.

Ein Ring erstreckt sich von der trichterförmigen Mündung am Unterteil des Teilchenseparators aufwärts. Der Sinn des Ringes liegt in der Aufrechterhaltung des Absonderns von Stoffteilchen, d. h. Schmutz, aus dem Fluid, welches in die trichterförmige Mündung geleitet wird. Daher wird er auch als Schmutzring bezeichnet. Der Abschnitt der Kammer zwischen dem Schmutzring und der zylindrischen Wand ist ein ringförmiger Kanal, in den der Schmutz wandert, bevor er die Kammer verläßt. Ein Schmutzauslaß erstreckt sich vom Schmutzkanal tangential durch die zylindrische Wand des Gehäuses und steht mit einer Kammer oder einem Unterlaufsammelraum in Verbindung, wo Mittel zum Sammeln, Festhalten oder Erfassen der Stoffteilchen vorgesehen sind.

So betrifft die vorliegende Erfindung einen Teilchenseparator, geeignet zum Gebrauch in einem unter Druck stehenden Drei-Phasen-Fließ-System, wie beispielsweise einem Schmierungs-System für mechanische Antriebe, zum Trennen von Schmutzteilchen von Flüssigkeiten und/oder Gasen und zum Absondern der Schmutzteilchen aus dem Fluidstrom zwecks nachfolgender Entfernung. Der Teilchenseparator besteht aus einem Gehäuse mit einem Oberteil, einer glatten zylindrischen Innenwand und einem Unterteil, welche in ihrem Inneren gemeinsam eine Kammer bilden. Im Bereich des Oberteils ist mindestens ein Fluid-Einlaß derart angeordnet, daß ein tangentiales Einspritzen des Fluides in das Gehäuse im Bereich des Oberteils erfolgen kann. Dabei steht der mindestens eine Fluid-Einlaß und das Gehäuse derart in Verbindung, daß das durch den oder die Fluid-Einlässe eingespritzte Fluid auf der zylindrischen Innenwand der Kammer in der Weise auftritt, daß ein abwärts (zum Unterteil weisend) gerichtetes, spiralförmiges Strömungsbild entsteht. Bedingt durch dieses Strömungsbild entsteht ein Zentrifugalkraftfeld, welches erstens die eingeschlossenen Gase im wesentlichen im Zentrum des Strömungsbildes zusammenströmen läßt und zweitens Schmutzteilchen in die äußeren Bereiche der Strömung zum etwaigen Absondern, Auffangen und Entfernen treibt.

Zum Entfernen des Fluids aus dem Teilchenseparator ist im Unterteil des Gehäuses ein Fluid-Auslaß vorgesehen. Das Unterteil hat in seinem Inneren eine trichterförmige Oberfläche, die ausgeht von einer weiteren Mündung, welche nahe, aber nicht anliegend, an der zylindrischen Innenwand beginnt und sich zu einem engeren, mit dem Fluid-Auslaß in Verbindung stehenden Fluid-Kanal verjüngt.

Im Innern der Kammer sind Mittel zum Aufrechterhalten der Trennung von Schmutzteilchen aus dem Fluid vorgesehen, welche sich ein kurzes Stück aufwärts (zum Oberteil weisend) von der Mündung in die Kammer erstrecken und einen ringförmigen Schmutzkanal zwischen ihren äußeren Oberflächen und dem Bereich der zylindrischen Innenwand bilden, welcher unmittelbar an das Unterteil angrenzt. Als Mittel für das Aufrechterhalten der Trennung von Schmutzteilchen aus dem Fluid ist bevorzugt ein Ring vorgesehen, der sich von der Mündung der trichterförmigen Oberfläche aufwärts erstreckt. Die Schmutzteilchen werden in dem "Schmutzkanal" abgesondert und aufgefangen, um nachfolgend aus dem System entfernt zu werden.

Ein Schmutzaustritt zur Aufnahme der abgetrennten Schmutzteilchen nach deren Hinaustreiben aus der Strömung durch das Zentrifugalkraftfeld umfaßt einen Schmutz-Auslaß, welcher sich vom Schmutzkanal ausgehend tangential durch die zylindrische Innenwand erstreckt. Eine Einrichtung zum Erfassen und Anzeigen der Anwesenheit von Schmutzteilchen, zum Beispiel ein magnetischer Teilchendetektor, Wirbelstromsensor oder optischer Teilchendetektor ist bevorzugt mit dem Schmutz- Auslaß verbunden.

In einigen Konkretisierungen der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Fluid-Auslaß radial durch das Unterteil und ist mit dem Fluid-Kanal verbunden. In anderen Ausgestaltungen erstreckt er sich axial durch das Unterteil.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung enthalten Einrichtungen zum Entfernen von im Fluid eingeschlossenen Gasen. Bevorzugt gehören dazu ein Gas-Auslaß, angeordnet längs der Kammerachse, und ein "Wirbelsammler", welcher aus einem hohlen Rohr besteht und sich - konzentrisch zu der zylindrischen Innenwand - in die Kammer erstreckt und mit dem Gas-Auslaß in Verbindung steht. Das Rohr dient zum Auffangen der zusammengeströmten Gase und deren Ableitung in den Gas- Auslaß.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich der Gas-Auslaß im Unterteil, und der Wirbelsammler erstreckt sich durch den Fluid-Kanal hindurch und über (zum Oberteil weisend) den Schmutzring.

In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung erstreckt sich der Gas-Auslaß durch das Oberteil. Verschiedene mögliche Ausführungsformen lassen sich in dieser Situation realisieren. In einer Ausführungsform erstreckt der Wirbelsammler bis unter (zum Unterteil weisend) die Oberfläche des Schmutzrings, und es ist weiterhin eine Umlenkkammer vorgesehen, welche den alleruntersten Teil des hohlen Rohres bedeckt und ummantelt, wobei im untersten Teil des hohlen Rohres eine Mehrzahl von Öffnungen ausgeformt sind.

In einer anderen Ausführungsform erstreckt sich der Wirbelsammler abwärts in die Kammer ausgehend von einem Gas- Auslaß, welcher in das Gehäuse integriert sein kann und sich entweder vom Oberteil des Gehäuses aufwärts oder vom Oberteil des Gehäuses aufwärts und einen geringen Betrag vom Oberteil abwärts in die Kammer erstreckt. In den zuvor genannten Fällen erstreckt sich der Wirbelsammler vorteilhaft bis zu einem Punkt in die Kammer hinein, der niedriger als die Oberfläche des Schmutzrings liegt, und ein Standrohr erstreckt sich aufwärts ausgehend vom Unterteil durch den Fluid-Kanal bis zu einem ein wenig oberhalb der Oberfläche des Schmutzrings liegenden Bereich.

Normalerweise umfaßt der Wirbelsammler Mittel zur Kontrolle des Gasstroms durch das hohle Rohr, wie beispielsweise eine Blendenscheibe am unmittelbaren Ende des hohlen Rohrs.

Beim Betrieb wird eine Drei-Phasen-Mischung aus Luft, Öl und Schmutzteilchen tangential in den erfindungsgemäßen Teilchenseparator durch einen am Oberteil der Kammer gelegenen Fluid-Einlaß eingeleitet. Die in den Teilchenseparator eintretende Mischung wird von der Kammer zwangsgeführt, wobei das Fluid gezwungen wird, in Umfangsrichtung und abwärts zu fließen. Diese Bewegung bildet einen Zyklon, in dem alle Phasen nach außen getrieben werden. Doch verdrängen aufgrund von Dichteunterschieden die schwereren (dichteren) Phasen die leichteren (weniger dichten, zum Beispiel gasförmigen) Phasen, so daß sich erstere nach außen und letztere nach innen bewegen. Die Zentrifugalkräfte veranlassen die Schmutzteilchen zu einer Bewegung radial nach außen und die eingeschlossene Luft und andere Gase zu einer Bewegung radial nach innen, wobei im Bereich der Kammerachse ein gasförmiger Wirbel gebildet wird.

Das Gehäuse umfaßt ferner einen Erfassungs-Hohlraum oder Sammelraum, welcher an seinem Fuß oder nahe seines Umfangs zur Aufnahme von Schmutzteilchen ausgebildet ist. Während normale Abriebteilchen feinverteilt schwebend im Fluid mit diesem transportiert werden, werden die schwereren Schmutzteilchen durch die Zentrifugalkraft gegen die innere Oberfläche des Gehäuses und dann weiter nach unten zum Unterteil geleitet, wo sie in den Erfassungs-Sammelraum gedrängt werden. In diesem Sammelraum zeigen gebräuchliche Erfassungsgeräte die Anwesenheit von Schmutzpartikeln an.

Die zyklonartige Bewegung des Masseflusses dient auch der Absonderung von Gasen. Dies geschieht aufgrund des geringeren spezifischen Gewichtes des Gases gegenüber dem Öl und der daraus resultierenden geringeren Zentrifugalkraft. Folglich bildet das Gas aufgrund seiner Verlagerung einen Wirbel in der Mitte des Gehäuses und wird durch den Wirbelsammler abgezogen. Die Menge des abgezogenen Gases wird durch den Gebrauch eines externen Druckventils oder einer festen Blende kontrolliert. Dabei kann der Druck des Schmierungs-Systems aufrechterhalten bleiben. Dennoch wird ein hoher Trennerfolg beibehalten.

Es hat sich gezeigt, daß der Luft-Trennungs-Wirkungsgrad, der Öl-Trennung-Wirkungsgrad und der Schmutz-Auffang- Wirkungsgrad wenigstens genauso gut und im allgemeinen sogar deutlich verbessert sind im Vergleich mit konventionellen zyklonischen luftabscheidenden Teilchenseparatoren, wie sie zum Beispiel aus der US-PS 42 82 016 bekannt sind. Es wird angenommen, daß solche Verbesserungen der Betriebsleistung zu einem großen Teil darauf beruhen, daß durch die vorliegende Erfindung ein lediglich abwärts gerichteter spiralförmiger Zyklonfluß geschaffen wird, gegenüber einer Zyklonspirale, welche zuerst durch die Kammer abwärts wandert, dann den Umlenkmantel am Boden erreicht und anschließend ihre Richtung ändert und einen sich aufwärts bewegenden axialen Gaswirbel bildet, wie dies aus konventionellen Separatoren bekannt ist. Auch wurde entdeckt, daß der Druckunterschied zwischen dem Einlaß und den Auslässen des erfindungsgemäßen Teilchenseparators geringer ist als bei konventionellen Separatoren. Die Ausgangsverluste sind bei der vorliegenden Erfindung auf ein Minimum herabgesetzt.

Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Teilchenseparator vorzusehen, mit dem Bruchteilchen von Abriebteilchen im Fluid eines Schmierungs- Systems für mechanische Antriebe oder dergleichen getrennt werden können.

Weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Teilchenseparator zu schaffen, mit dem ebenfalls eingeschlossene Gase von dem Fluid getrennt werden können.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein sich vom Boden der Kammer aufwärts erstreckender Ring, der dazu dient, die Trennung von Schmutzteilchen von der in Richtung Öl-Auslaß im Boden der Kammer fließenden Ölströmung und von dem sich im Innern bewegenden Gaswirbel aufrechtzuerhalten.

Ein anderes Merkmal vorliegender Erfindung ist eine sich konisch verjüngende (trichterförmige) Mündung des Öl- Auslasses.

Ein weiteres Merkmal vorliegender Erfindung ist das Fehlen eines ummantelten Standrohres über dem Öl-Auslaß.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein verbesserter Trennungsgrad über einem weiten Bereich von Durchflußmengen und volumetrischen Gas/Flüssigkeits-Verhältnissen sowie, verglichen mit konventionellen Separatoren, geringere Energieverluste.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich gewisse Anordnungen des erfindungsgemäßen Teilchenseparators nachträglich in existierende Systeme einsetzen lassen, wenn es sich um luftabscheidende zyklonische Teilchenseparatoren handelt, wie diese in US-PS 42 82 016 beschrieben sind, wobei sich der Gas-Auslaß axial am Oberteil und der Fluid-Auslaß radial oder axial am Unterteil des Gehäuses befinden kann. Infolgedessen läßt sich ein konventioneller Separator von einer bestehenden Installation entfernen und durch einen erfindungsgemäßen Teilchenseparator ersetzen, ohne daß dazu ein Umbau oder eine Neukonstruktion der Verbindungen notwendig wird.

Andere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich in Anbetracht der Zeichnung und der sich anschließenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen luftabscheidenden zyklonischen Teilchenseparator, in dem sich der Gas-Auslaß und die Fluid-Auslässe durch das Unterteil des Teilchenseparators erstrecken;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand von Fig. 1 entlang der Linie 2-2;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Teilchenseparators, bei dem eine Teilchenseparation, aber keine Luftabscheidung aus dem Fluid erfolgt;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Teilchenseparators, bei dem ein Standrohr den Wirbel zur Richtungsumkehr am Boden zwingt und der Gas-Auslaß sich durch das Oberteil des Teilchenseparators erstreckt;

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, bei der eine Umlenkkammer den Wirbel zur Richtungsumkehr zwingt und die Schmutzteilchen durch einen Unterlaufauslaß fließen;

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Teilchenseparators nach Fig. 4, bei dem der Wirbelsammler vom Oberteil des Teilchenseparators ausgeht, und

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich wie Fig. 6 eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Teilchenseparators gemäß Fig. 6, bei dem eine Umlenkkammer verwendet wird.

In den Fig. 1 und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Teilchenseparators 10 dargestellt, welcher gleichzeitig der Gasabscheidung dient. In der dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung weist er ein hohles zylindrisches Gehäuse 12 mit einem integrierten im wesentlichen flachen Deckel auf, welcher als Oberteil 14 bezeichnet wird. Obwohl die Begriffe "Oberteil" und "Unterteil" verwendet werden, um bestimmte Teile des Teilchenseparators zu bezeichnen, soll festgehalten werden, daß der Teilchenseparator auch verkippt oder umgekehrt angeordnet betrieben werden kann mit nur einer geringen Änderung des Trennungsgrades, weil die Inneren erzeugten Zentrifugalkräfte relativ größer sind als die Schwerkraft.

Fluid-Einlaß 16 ist in das Oberteil 14 eingebaut und ragt aus dem oberen Bereich der vom Oberteil 14 und Innenwand 18 gebildeten Kammer 20 heraus. Das Fluid fließt durch eine mit einem Gewinde versehene oder zweckmäßig anders bearbeitete Verbindungsmuffe 17 aus einem Fluidsystem wie beispielsweise einem Ölhydrauliksystem oder dergleichen (nicht dargestellt) und wird tangential auf die glatte zylindrische Innenwand 18 der durch das Gehäuse 12 gebildeten Kammer 20 eingespritzt.

In einem (nicht dargestellten) alternativen Ausführungsbeispiel wird derselbe Effekt durch eine Mehrzahl von Fluid- Einlässen erreicht.

Trifft das aus dem Fluid-Einlaß 16 kommende Fluid auf die Innenwand 18 in der vorbezeichneten Weise auf, wird es in eine abwärts gerichtete Spirale oder einen Zyklon innerhalb der Kammer 20 umgelenkt (die spiralförmige Bewegung des Fluids im Gehäuse ist durch die Spiralbahn 22 gekennzeichnet).

Als Ergebnis der unterschiedlichen spezifischen Gewichte wird das gasförmige Material zum Zentrum des Wirbels entlang der Achse der Kammer 20 gedrängt (dargestellt durch die Spiralbahn 24), während die Schmutzteilchen zum Äußeren des spiralförmig kreisenden Fluids wandern (dargestellt durch die gestrichelten Pfeile der Spiralbahn 26).

Im unteren Bereich des Gehäuses 12 befindet sich ein Unterteil 30 mit einer oberen Oberfläche, welche sich fast auf der ganzen Fläche konisch verjüngt, um eine hydrodynamische trichterförmige Mündung 32 zu bilden. Der Konus kann dabei seinen Winkel ändern, um eine sanft geschwungene hydrodynamische Oberfläche als Übergang zu einem Fluid-Auslaß 50 zu erreichen.

Vom Rande der Mündung 32 erstreckt sich aufwärts in die Kammer 20 ein sogenannter Schmutzring 34, welcher eine vertikale Barriere darstellt, um zu vermeiden, daß durch den Zyklon bereits aus dem Fluid abgesonderte Schmutzteilchen durch die Mündung 32 entweichen. Die (untere) Oberfläche der Kammer 20 bildet außerhalb des Schmutzrings 34 einen Boden 36 eines ringförmigen Schmutzkanals 38, welcher nach außen hin durch die zylindrische Innenwand 18 der Kammer 20, nach unten hin durch den Boden 36, nach innen hin durch den Schmutzring 34 begrenzt wird und nach oben hin zur Kammer 20 geöffnet ist.

Wenn sich ein Schmutzteilchen entlang der Spiralbahn 26 zur Außenseite der Kammer 20 hin bewegt, wird es in den Schmutzkanal 38 geleitet, wo ein solches Schmutzteilchen vor dem Erfahren von Zentripetalkräften geschützt wird, die es sonst in die Mündung 32 ziehen würden. Bevorzugt entspricht dabei die in die Kammer 20 hineinragende Höhe des Schmutzrings 34 wenigstens der Höhe eines noch zu beschreibenden Schmutzaustritts 40 und ist der Schmutzring 34 von der zylindrischen Innenwand 18 in einer Entfernung von etwa einem Zehntel bis zu einem Dreizehntel des Durchmessers der Kammer 20 angeordnet.

Ausgehend vom Schmutzkanal 38 verläuft tangential durch die Innenwand 18 des Gehäuses 12 der Schmutzaustritt 40, welcher einen Schmutz-Auslaß 42 aufweist, durch den die Schmutzteilchen zu einem Sammelraum 44 geleitet werden.

Vorteilhaft ist im Sammelraum 44 ein Teilchensensor 46 angeordnet, der die Schmutzteilchen durch magnetische, optische, Wirbelstrom- oder andere physikalische Eigenschaften erfassen kann. Dabei kann der Sammelraum 44 am Sensor 46 enden (blindes Ende) oder alternativ mit einem Auslaß verbunden sein, um einen kleinen stetigen Durchfluß zu erreichen, so daß alle Teilchen erfaßt werden, wenn sie den Sensor 46 passieren.

Der Boden der Mündung 32 steht mit einem Fluid-Kanal 48 in Verbindung, welcher seinerseits mit einem Fluid-Auslaß 50 in Verbindung steht. Dieser Fluid-Auslaß 50 umfaßt eine mit einem Gewinde versehene oder anders bearbeitete Verbindungsmuffe 51 zur Verbindung mit einer (nicht dargestellten) mit dem Fluid-Einlaß eines Hydrauliksystems in Verbindung stehenden Rohrleitung.

Konzentrisch mit dem Fluid-Kanal 48 und durch diesen hindurch erstreckt sich aufwärts in die Kammer 20 ein sogenannter Wirbelsammler 60, welcher mit einem Gas-Auslaß 70 in Verbindung steht. Auch dieser ist zweckmäßigerweise als Verbindungsmuffe 71 ausgestaltet. Der Wirbelsammler 60 besteht im wesentlichen aus einem axial angeordneten Rohr 62, welches sich durch das Unterteil 30 und in die Kammer 20 erstreckt, so daß seine Öffnung 64 bevorzugt oberhalb der Oberfläche des Schmutzrings 34 liegt. In einer Alternative kann die Öffnung 64 auch niedriger als die Oberfläche des Schmutzrings 34 angeordnet sein.

Der untere Teil 66 des Rohrs 62 wird von dem Gas-Auslaß 70 gestützt, ein O-Ring 68 dichtet das Rohr 62 von dem Fluid- Kanal 48 ab. Im Bereich des unteren Teils 66 befindet sich optional einen Blendenscheibe 72 mit einer Öffnung 74 in einer gewünschten Größe, um die durchfließende Gasströmung zu regeln.

Im Betrieb tritt das eingeschlossene Gas und Feststoffteilchen enthaltende Fluid durch den Fluid-Einlaß 16 in den Teilchenseparator 10 ein und bewegt sich auf der Spiralbahn 22. Wie bereits erwähnt, bewirken Zentrifugalkräfte die Bewegung von Schmutzteilchen auf einer weiter außen liegenden Spiralbahn 26, wobei die auf den Dichteunterschieden beruhende Verdrängung die gasförmigen Stoffe veranlaßt, eine engere Spiralbahn 24 einzunehmen, wodurch ein Wirbel gebildet wird. Folglich bewegen sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die gasförmigen Stoffe entlang der Spiralbahn 24 in den Wirbelsammler 60 entlang den Pfeilen 24 a, durch die Öffnung 74 entlang den Pfeilen 24 b und schließlich aus dem Gas-Auslaß 70 entlang dem Pfeil 24 c.

Gleichzeitig bewegen sich die Schmutzteilchen auf einer größeren Spiralbahn 26 zum Schmutzkanal 38 und in diesen hinein, so daß sie den Schmutzaustritt 40 passieren (Pfeil 26 b), wo sie gesammelt und/oder erfaßt werden, beispielsweise durch den optionalen Sensor 46.

Auf diese Weise trennt der erfindungsgemäße Teilchenseparator 10 und Gasabscheider das Fluid, das Gas und den Feststoff in drei Ströme und ermöglicht die Separation und Erfassung von Bruchteilen.

Um den Arbeitsvorgang von solchen Teilchenseparatoren zu beschreiben, sind bestimmte Werte festgelegt. Zum Beispiel, mit Bezug auf Fig. 1, gilt als Gas-Trennungs-Wirkungsgrad das Verhältnis des Volumens von Gas aus dem Gas-Auslaß 70 zu dem Volumen von Gas im Fluid-Auslaß 16, ausgedrückt in Prozent. Angestrebte Gas-Trennungs-Wirkungsgrade von etwa 92% bis 99,5% werden mit dem erfindungsgemäßen Teilchenseparator 10 erreicht.

Als Öl-Trennungs-Wirkungsgrad bezeichnet man das Verhältnis des Volumens von Öl aus dem Fluid-Auslaß 50 zum Volumen des Öls im Fluid-Einlaß 16, ausgedrückt in Prozent. Erstrebenswerte Öl-Trennungs-Wirkungsgrade in der Größenordnung von 92% bis 99% werden mit dem erfindungsgemäßen Teilchenseparator 10 erreicht.

Der Schmutz-Auffang-Wirkungsgrad (für Teilchen der Größe x) ist das Verhältnis der Anzahl von vom Sensor 46 erfaßten Teilchen x zur Anzahl der in den Fluid-Einlaß 16 eintretenden Teilchen x, ausgedrückt in Prozent. Normalerweise werden Auffang-Wirkungsgrad-Tests durchgeführt für Teilchen der Größen 1000 Mikrometer, 500 Mikrometer und 250 Mikrometer, wobei bei folgenden Größenordnungen etwa folgende Auffang-Wirkungsgrade erreicht werden:

Teilchengröße
Auffang-Wirkungsgrad
1000 × 1000 × 100 Mikrometer|100%
500 × 500 × 50 Mikrometer	100%
250 × 250 × 25 Mikrometer	80%

Der Anzeige-Wirkungsgrad ist ein Maß für die Fähigkeit des Systems, die Anzahl der von dem Teilchenseparator aufgefangenen Teilchen einer vorbestimmten Größe anzuzeigen. Für eine vorgegebene Teilchengröße versteht man darunter das Verhältnis von dem Sensor angezeigten Teilchen zu den insgesamt vom System aufgefangenen Teilchen. Im Falle eines Durchflußsensors, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, beträgt er das Verhältnis von angezeigten Teilchen zu den den Schmutzaustritt passierenden Teilchen.

Um die Teilchen, das Fluid und das Gas besonders wirkungsvoll zu trennen, müssen die Größe und die Position der einzelnen Funktionselemente des Teilchenseparators optimiert werden. Beispielsweise soll, wenn der Durchmesser des Gehäuses D beträgt, die Höhe von der Kammer 20 bevorzugt zwischen 1,5 D und 2 D betragen. Der Außendurchmesser des Wirbelsammlers 60 beträgt bevorzugt D/4,5 und weist eine Länge auf, die die Öffnung 64 des Wirbelsammlers 60 mindestens etwa D/6,7 über der Oberfläche des Schmutzrings 34 herausragen läßt. Die Öffnung 74 wird speziell den in der jeweiligen Anwendung auftretenden Drücken und dem Fluid/ Gas-Verhältnis angepaßt.

Als Sensor 46 kommt jeder konventionelle Typ in Frage wie beispielsweise der Q. D. M.-(US-Warenzeichen-)Sensor, welcher von der Tedeco Division of Aeroquip Corporation, Glenolden, Pennsylvania erhältlich ist.

In einer Alternative kann auch ein Durchflußsensor zur Anwendung kommen, wie weiter unten in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist im Grunde das gleiche wie das in den Fig. 1 und 2 gezeigte, mit der Ausnahme, daß kein Wirbelsammler 60 oder Gas-Auslaß 70 dargestellt sind. Die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 kommt vielmehr dann zum Einsatz, wenn eine Gasabscheidung nicht erwünscht wird. Im Betrieb wird ein Wirbel gebildet und direkt aus dem Fluid-Auslaß hinausgeleitet.

Der Teilchenseparator 310 enthält in ähnlicher Ausgestaltung ein Gehäuse 312, welches ein Oberteil 314, eine zylindrische Wand 318 und einen Fluid-Einlaß 316 ausbildet. Ein Unterteil 330 steht mit einem axialen Fluid-Kanal 348 und dieser wiederum mit einem radialen Fluid-Auslaß 350 in Verbindung. Weitere Details entsprechen im wesentlichen den voranstehenden Beschreibungen.

Bei Gebrauch tritt das Schmutzteilchen enthaltende Fluid durch den Fluid-Einlaß 316 ein und bewegt sich entlang der Spiralbahn 323. Werden die Schmutzteilchen von der Zentrifugalkraft erfaßt, verlagern sie ihre Bewegung nach außen auf die Spiralbahn 326 und von dort in den Schmutzkanal 338 und durch den Schmutzausgang 340 (Pfeil 326 a) in den Sammelraum 344 und zum Sensor 346. Der Sammelraum 344 kann dabei blind enden oder als durchgehender Unterlauf vorgesehen sein.

Gleichzeitig bewegt sich das Fluid entlang der Spiralbahn 322 in die konusförmige Mündung 332 (Pfeil 322 a). Von der Mündung 332 bewegt es sich weiter spiralförmig entlang dem Pfeil 322 b durch den Fluid-Kanal 348, bis es durch den Fluid-Auslaß 350 hinausgeleitet wird (Pfeil 322 c). Aufgrund seines vergleichsweise einfachen Aufbaus eignet sich ein solcher Teilchenseparator im wesentlichen für eine wirkungsvolle Separation von Schmutzteilchen immer dann, wenn eine Gasabscheidung nicht notwendig ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 wiedergegeben. Der Teilchenseparator 410 umfaßt ein hohles zylindrisches Gehäuse 412 mit einem integrierten Oberteil 414. In das Oberteil 414 ist der Öl- Einlaß 416 integriert, welcher das Fluid von einem (nicht gezeigten) Ölhydrauliksystem erhält und geeignet ist, das Fluid tangential auf die glatte Innenwand 418 des hohlen Gehäuses 412 einzuleiten.

Das Oberteil 414 enthält ferner einen Gas-Auslaß 470, welcher einen sich durch das Oberteil 414 erstreckenden axialen Kanal 476 derart aufweist, daß die Kanalwandung sowohl oberhalb als auch unterhalb der Höhe des Oberteils 414 herausragt. Aus der Kammer 420 erstreckt sich das äußere Ende 461 eines aus einem hohlen Rohr 462 bestehenden Wirbelsammlers 460 bis in den Kanal 476. Ein O-Ring 468 dichtet das Ende 461 des Rohrs 462 im Kanal 476 ab, und einen Blendenscheibe 472 bildet eine Öffnung 474 zur Regelung des hindurchfließenden Gasflusses.

Das hintere Ende 464 des Rohrs 462 erstreckt sich in eine durch ein Standrohr 480 gebildete Kammer. Das Standrohr 480 ist eine topfförmige Ausbuchtung, welche sich vom Unterteil 430 in den Fluid-Kanal 448 aufwärts erstreckt und eine Begrenzung für den unteren Teil des Gaswirbels (Pfeil 424 b) darstellt. Auf diese Weise wird eine Umkehr der Gasströmung von einer nach unten gerichteten Spirale (Pfeil 424 a) zu einer aufwärts im Inneren des Wirbelsammlers 460 fließenden Spirale (Pfeil 424 c) erreicht.

Bei Gebrauch fließt das Gas und Schmutzteilchen enthaltende Fluid in den Teilchenseparator durch den Fluid- Einlaß 416 und beginnt entlang einer Spiralbahn 422 um den unteren Teil des Gas-Auslasses 470, der vom Oberteil 414 in die Kammer 420 hineinragt, zu fließen. Da das Fluid der Spiralbahn 422 folgt, sondern sich die gasförmigen Bestandteile zur Achse des Gehäuses 412 ab und bilden einen Wirbel (Spiralbahn 424) um das Rohr 462 herum.

Der durch die Spiralbahn 424 dargestellte gasförmige Wirbel fließt weiter spiralförmig um das Rohr 462 herum zu seinem hinteren Ende 464, welches sich in das Standrohr 480 hinein erstreckt. Hat der Wirbel das Standrohr 480 erreicht, bewegt er sich auf der durch den Pfeil 424 a dargestellten Bahn in Richtung Boden des Standrohrs 480 (Pfeil 424 b), kehrt sich anschließend von selbst um und bewegt sich auf einer engeren Spiralbahn aufwärts (Pfeil 424 c) - immer noch im Inneren des Standrohres 480. Anschließend dringt der Wirbel in das hintere Ende 464 des Rohrs 462 des Wirbelsammlers 460 ein und setzt seine spiralförmige Aufwärtsbewegung in dessen Innerem entlang Pfeil 424 b bis durch die Öffnung 474 (Punkt 424 e) und in den Gas-Auslaß 470 entlang Pfeil 424 f fort.

Gleichzeitig bewegt sich das Fluid auf der Spiralbahn 422 entsprechend der Spiralbahn 22 in dem Teilchenseparator 10 aus Fig. 1. Die Spiralbahn 422 erreicht die trichterförmige Mündung 432 bei Pfeil 422 a, und das Fluid setzt seine Bewegung im Fluid-Kanal 448 entlang Pfeil 422 b fort, um den Teilchenseparator 410 entlang Pfeil 422 c schließlich durch den Fluid-Auslaß 450 zu verlassen.

Wie weiter oben beschrieben, werden die Schmutzteilchen nach außen auf die Spiralbahn 426 gedrängt, wo sie hinter dem Schmutzring 434 im Schmutzkanal 438 aufgefangen werden und anschließend aus dem tangentialen Schmutzaustritt 440 entlang Pfeil 426 a austreten und dem Sammelraum 444 auf den Sensor 446 treffen.

Es soll angemerkt werden, daß dieser Teilchenseparator 410 aus einem konventionellen luftabscheidenden Zyklon- Separator, wie er beispielsweise in US-PS 42 82 016 beschrieben ist, umkonstruiert werden kann. Dieses ist daher möglich, weil die Struktur des Gehäuses 412 dieses Teilchenseparators 410 weitgehend gleichartig zu der des Gehäuses des Teilchenseparators aus US-PS 42 82 016 ausgebildet ist.

Um eine solche "Nachrüstungs"-Operation durchzuführen, ist das Unterteil des konventionellen Teilchenseparators zu entfernen und zu verwerfen. Anschließend ist das konventionelle Gas-Auslaßrohr durch das Rohr 462 des verbesserten Wirbelsammlers 460 zu ersetzen. Schließlich muß ein neues Unterteil 430 vorgesehen werden.

Ein signifikanter Unterschied zwischen dem vorliegenden Teilchenseparator 410 und dem Separator aus dem Stande der Technik besteht darin, daß der Wirbelsammler 460 die sich spiralförmig aufwärts bewegenden Gase (Pfeil 424 d) vollständig vor dem Kontakt mit dem auf der Spiralbahn 422 abwärts fließenden Fluid schützt. Die einzige gegenläufige Aktivität in dem System erfolgt im Standrohr 480 und ist auf dieses beschränkt, wodurch keine zusätzlichen Energieverluste verursacht werden.

Der in Fig. 5 dargestellte Teilchenseparator 510 ist ähnlich aufgebaut wie die Ausführungsform nach Fig. 4. Auch hier erstreckt sich das Rohr 562 des Wirbelsammlers 560 in die Kammer 520, ausgehend von einem im Oberteil 514 ausgeformten Gas-Auslaß 570. Jedoch befindet sich an der Stelle des Standrohrs 480 des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels eine Umlenkkammer 590 am hinteren Ende 561 des Rohrs 562. Diese Umlenkkammer 590 ist durch ein Paar Nieten 592 mit dem Ende 561 des Rohrs 562 verbunden, kann jedoch alternativ auch einstückig mit dem Rohr 562 hergestellt sein. Am Ende 561 des Rohres 562 befinden sich in dessen zylindrischer Wand Gasdurchtrittsöffnungen 594. Die Umlenkkammer 590 ist ein topfförmiges Element, dessen Funktion der des weiter oben beschriebenen Standrohrs 480 entspricht.

Der Fluid-Auslaß 550 des Teilchenseparators 510 verläuft axial, anders als bei den radial verlaufenden Fluid- Auslässen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Diese Konfiguration stellt den einfachsten Fall einer Fluidbahn dar, weil das Fluid seine Bewegung in abwärtiger Richtung durch den Fluid-Auslaß 550 fortsetzt.

Bei Gebrauch tritt das Fluid (beispielsweise Öl mit Luft und Schmutzteilchen) durch den Fluid-Einlaß 516 unterhalb des Oberteils 514 in die Kammer 520 ein, wo es gezwungen wird, sich zyklonartig auf der Spiralbahn 522 entlang der zylindrischen Innenwand 518 zu bewegen. Auf der Spiralbahn 522 gelangt das Fluid dann in die trichterförmige Mündung 532, wo es seine Bewegung entlang Pfeil 522 a und anschließend durch den Fluid-Auslaß 550 in Richtung des Pfeiles 522 b zum Rest des (nicht dargestellten) hydraulischen Systems fortsetzt.

Gleichzeitig bewegen sich die Schmutzteilchen auf einer weiter außen liegenden Spiralbahn 526, werden hinter dem Schmutzring 534 im Schmutzkanal 538 aufgefangen und verlassen das Gehäuse 512 durch den Schmutzaustritt 540 (Pfeil 526 a), um außerhalb des Teilchenseparators 510 gesammelt zu werden. Der Schmutzaustritt 540 besteht aus einem Unterlauf-Kanal 540 a, 540 b, wobei das hintere Ende des Unterlauf-Kanals 540 b mit einem Schraubgewinde versehen ist, um die Verbindung zu einer (nicht dargestellten) Rohrleitung zu erleichtern. Möglich ist die Ausgestaltung mit einem Schmutzteilchen- Durchflußdetektor, wie beispielsweise einer elektromagnetischen Spule 546 oder anderen Erfassungseinrichtungen, welche in der Strömungsbahn des Unterlauf-Kanals 540 a angeordnet sein können, sowie einem Ventil oder anderen geeigneten Mitteln (nicht dargestellt) zur Durchflußregulierung, welche bei Bedarf in den Schmutzaustritt 540 eingeschaltet werden können.

Zur gleichen Zeit bildet sich um den Wirbelsammler 560 herum ein Gaswirbel und bewegt sich auf der Spiralbahn 524 ins Innere der Umlenkkammer 590 (Pfeil 524 a), wo es durch die Gasdurchtrittsöffnungen 594 entlang Pfeil 524 b strömt und seine Richtung ändert. Die sich anschließende Aufwärtsbewegung erfolgt innerhalb des Rohres 562 entlang Pfeil 524 c, durch die Blendenscheibe 572 und anschließend entlang Pfeil 524 d durch den Kanal 576 zum Gas-Auslaß 570.

Die Funktion der Umlenkkammer 590 entspricht im wesentlichen der des Standrohrs 480, aber durch die Befestigung der Umlenkkammer 590 am Wirbelsammler 560 entfällt einer Unterstützung durch das Unterteil 530, welches für das Standrohr 480 erforderlich ist. Dies erlaubt die axiale Anordnung des Fluid-Auslasses 550 im Gegensatz zu der radialen Anordnung des Fluid-Auslasses 450 beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Es ist ersichtlich, daß ein konventioneller zyklonischer Teilchenseparator leicht nachträglich umgerüstet werden kann, um den in Fig. 5 dargestellten Teilchenseparator zu erhalten, indem das (nicht dargestellte) "originale" Unterteil entfernt und verworfen wird, das Rohr 562 eines erfindungsgemäßen Wirbelsammlers 560 einschließlich Umlenkkappe 590 sowie das eine trichterförmige Mündung 532 und einen Schmutzring 534 aufweisende Unterteil 530, wie dargestellt, eingesetzt werden.

Schließlich zeigen die Fig. 6 und 7 zwei alternative Versionen der entsprechenden Teilchenseparatoren der Fig. 4 und 5. Der Unterschied zwischen den bereits beschriebenen Versionen (Fig. 4 und 5) und den alternativen Versionen (Fig. 6 und 7) besteht darin, daß bei den alternativen Versionen die verbesserten Wirbelsammler 660 und 760 einstückig mit dem Gehäuse 612 und 712 ausgeführt sind. Ein weiterer Unterschied der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß kein durchgehender Schmutzaustritt vorhanden ist, wie er in Fig. 5 als Unterlauf-Kanal 540 b dargestellt ist.

Aus den Darstellungen geht hervor, daß die anderen entsprechenden Elemente, zum Beispiel die Fluid-Einlässe 616 und 716, die Kammern 620 und 720, die Schmutzringe 634 und 734, die trichterförmigen Mündungen 632 und 732, die Fluid- Kanäle 648 und 748, die Schmutzkanäle 638 und 738, die Schmutzaustritte 640 und 740, die Sammelräume 644 und 744, die Sensoren 646 und 746, das Standrohr 680, die Umlenkkammer 790, die Fluid-Auslässe 650 und 750, die Gas-Auslässe 670 und 770, die Blendenscheiben 672 und 772 und der Kanal 676 die gleiche Funktion haben wie die entsprechenden und zuvor beschriebenen Elemente.

Auch wenn die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die nur eine beispielhafte Offenbarung ist und daß vielfältige Änderungen in Konstruktionsdetails vorgenommen werden können, ohne den Gedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Deshalb soll die Erfindung nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt sein, sondern vielmehr durch den Umfang der nachstehenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims (18)

1. Teilchenseparator (10, 310, 410, 510), insbesondere zum Gebrauch in einem unter Druck stehenden Drei-Phasen- Fließ-System, zum Trennen von Schmutzteilchen von Flüssigkeiten und/oder Gasen und zum Absondern der Schmutzteilchen zwecks anschließendem Entfernen, bestehend aus

• a) einem Gehäuse (12, 312, 412, 512, 612, 712) mit einem Oberteil (14, 314, 414, 514), einer glatten zylindrischen Innenwand (18, 318, 418, 518) und einem Unterteil (30, 330, 430, 530), welche gemeinsam eine Kammer (20, 320, 420, 520, 620, 720) im Innern des Gehäuses (12, 312, 412, 512, 612, 712) bilden,
• b) einem Fluid-Einlaß (16, 316, 416, 516, 616, 716) zum tangentialen Einspritzen von Fluid in das Gehäuse (12, 312, 412, 512, 612, 712) nahe dem Oberteil (14, 314, 414, 514), welcher so gestaltet ist daß das durch den Fluid-Einlaß (16, 316, 416, 516, 616, 716) eingespritzte Fluid auf der zylindrischen Innenwand (18, 318, 418, 518) derart auftrifft, daß ein abwärts gerichtetes spiralförmiges Strömungsbild entsteht, so daß ein Zentrifugalkraftfeld gebildet wird, welches erstens die im Fluid eingeschlossenen Gase im wesentlichen im Zentrum des Strömungsbildes zusammenströmen läßt und zweitens Schmutzteilchen in die äußeren Bereiche des Strömungsbildes zum möglichen Absondern, Auffangen und Entfernen treibt,
• c) Mitteln zur Fluidabfuhr mit einem Fluid-Auslaß (50, 350, 450, 550, 650) im Unterteil (30, 330, 430, 530) des Gehäuses (12, 312, 412, 512, 612, 712), wobei das Unterteil (30, 330, 430, 530) innenseitig eine trichterförmige Oberfläche aufweist, die ausgeht von einer weiten Mündung (32, 332, 432, 532, 632, 732), welche nahe, aber nicht anliegend, an der zylindrischen Innenwand (18, 318, 418, 518) beginnt und sich zu einem engeren mit dem Fluid-Auslaß (50, 350, 450, 550, 650, 750) in Verbindung stehenden Fluid-Kanal (48, 348, 448, 548, 648, 748) verjüngt,
• d) Mitteln zur Aufrechterhaltung der Absonderung von Schmutzteilchen aus dem Fluid, die sich, ausgehend von der Mündung (32, 332, 432, 532, 632, 732), eine kurze Entfernung aufwärts in die Kammer (20, 320, 420, 520, 620, 720) erstrecken und einen ringförmigen Schmutzkanal (38, 338, 438, 538, 638, 738) zwischen der äußeren Oberfläche der Mittel und dem unmittelbar an das Unterteil (30, 330, 430, 530) angrenzenden Bereich der zylindrischen Innenwand (18, 318, 418, 518) bilden, so daß Schmutzteilchen zum anschließenden Entfernen aus dem System im Schmutzkanal (38, 338, 438, 538, 638, 738) abgesondert und aufgefangen werden, und
• e) einem Schmutzaustritt (40, 340, 440, 540, 640, 740) mit einem tangential durch die zylindrische Innenwand (18, 318, 418, 518) verlaufenden Schmutz-Auslaß (42), wobei der Schmutzaustritt (40, 340, 440, 540, 640, 740) zur Aufnahme von abgetrennten Schmutzteilchen dient, nachdem diese durch das Zentrifugalkraftfeld aus dem Strömungsbild herausgetrieben sind, und mit dem Schmutz- Auslaß (42) verbundenen Mitteln zum Auffangen der Schmutzteilchen.

2. Teilchenseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluid-Auslaß (50, 350, 450, 650) zur Verbindung mit dem Fluid-Kanal (48, 348, 448, 648) sich radial durch das Unterteil (30, 330, 430) erstreckt.

3. Teilchenseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluid-Auslaß (550, 750) zur Verbindung mit dem Fluid-Kanal (548, 748) sich axial durch das Unterteil (530) erstreckt.

4. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Aufrechterhaltung der Absonderung von Schmutzteilchen aus dem Fluid ein sich von der Mündung (32, 332, 432, 532, 632, 732) der trichterförmigen Oberfläche aufwärts erstreckender Schmutzring (34, 334, 434, 534, 634, 734) dient.

5. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Auffangen der Schmutzteilchen einen Sammelraum (44, 344, 444, 644, 744) neben dem Gehäuse (12, 312, 412, 612, 712) aufweisen und der Sammelraum (44, 344, 444, 644, 744) ferner Einrichtungen zum Anzeigen der Anwesenheit von Schmutzteilchen aufweist.

6. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Entfernen von im Fluid eingeschlossenen Gasen vorgesehen sind, bestehend aus

• a) einem längs der Achse der Kammer (20, 420, 520, 620, 720) angeordneten Gas-Auslaß (70, 470, 570, 670, 770) und
• b) einem ein hohles Rohr (62, 462, 562) enthaltenden Wirbelsammler (60, 460, 560, 660, 760), bei dem sich das Rohr (62, 462, 562) konzentrisch zur zylindrischen Innenwand (18, 418, 518) in die Kammer (20, 420, 520, 620, 720) erstreckt und mit dem Gas-Auslaß (70, 470, 570, 670, 770) in Verbindung steht und so angeordnet ist, daß zusammengeströmte Gase aufgefangen und zum Gas-Auslaß (70, 470, 570, 670, 770) geleitet werden.

7. Teilchenseparator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelsammler (460, 560), ausgehend von einem mit dem Oberteil (414, 514) des Gehäuses (412, 512) einstückig ausgeführten und vom Oberteil (414, 514) des Gehäuses (412, 512) eine kurze Entfernung nach unten in die Kammer (420, 520) hineinragenden Gas-Auslaß (470, 570), sich abwärts in die Kammer (420, 520) erstreckt.

8. Teilchenseparator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelsammler (660, 760), ausgehend von einem mit dem Oberteil des Gehäuses (612, 712) einstückig ausgeführten und das Oberteil des Gehäuses (612, 712) nach oben überragenden Gas-Auslaß (670, 770), sich abwärts in die Kammer (620, 720) erstreckt.

9. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, insbesondere auch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelsammler (460, 660), vorzugsweise ausgehend von einem mit dem Oberteil (414) des Gehäuses (412, 612) einstückig ausgeführten und vom Oberteil (414) des Gehäuses (412, 612) eine kurze Entfernung nach unten in die Kammer (420, 620) hineinragende Gas-Auslaß (470, 670), sich abwärts in die Kammer (420, 620) bis zu einem Punkt unterhalb der Oberfläche des Schmutzrings (434, 634) erstreckt und ferner ein sich vom Unterteil (430, 630) durch den Fluid-Kanal (448, 648) aufwärts bis zu einem Punkt oberhalb der Oberfläche des Schmutzrings (434, 634) erstreckendes Standrohr (480, 680) vorgesehen ist.

10. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, insbesondere auch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelsammler (560, 760) bis unter die Oberfläche des Schmutzrings (534, 734) ragt und ferner eine Umlenkkammer (590, 790) im untersten Bereich des hohlen Rohres (562) angeordnet und der unterste Bereich des hohlen Rohres (562) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (594) versehen ist.

11. Teilchenseparator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Auslaß (70) im Unterteil (30) angeordnet ist.

12. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Auslaß (470, 570, 670, 770) im Oberteil (414, 514) angeordnet ist.

13. Teilchenseparator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wirbelsammler (60) durch den Fluid- Kanal (48) bis oberhalb des Schmutzrings (34) erstreckt.

14. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelsammler (60, 460, 560, 660, 760) Mittel zum Regeln der Gasströmung durch das hohle Rohr (62, 462, 562) aufweist.

15. Teilchenseparator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Regeln der Gasströmung eine Blendenscheibe (72, 472, 672, 772) vorgesehen ist.

16. Teilchenseparator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Auffangen der Schmutzteilchen einen Sammelraum neben dem Gehäuse aufweisen und der Sammelraum ferner Erfassungseinrichtungen aufweist, die einen magnetischen Teilchendetektor umfassen, dessen Magnet am Schmutzaustritt des Schmutz- Kanals angeordnet ist und die Anwesenheit von eingefangenen Schmutzteilchen signalisiert.

17. Verfahren zum Nachrüsten eines Teilchenseparators, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Bereitstellung eines Teilchenseparators, welcher ein Gehäuse mit einem Oberteil, einer glatten zylindrischen Innenwand und einem Unterteil, welche gemeinsam eine Kammer im Innern des Gehäuses bilden, einen Gas-Auslaß im Oberteil des Gehäuses, einen Fluid-Einlaß zum tangentialen Einspritzen von Fluid in das Gehäuse nahe dem Oberteil, welcher so gestaltet ist, daß das durch den Fluid-Einlaß eingespritzte Fluid auf der zylindrischen Innenwand derart auftrifft, daß ein abwärts gerichtetes spiralförmiges Strömungsbild entsteht, so daß ein Zentrifugalkraftfeld gebildet wird, welches erstens die im Fluid eingeschlossenen Gase im wesentlichen im Zentrum des Strömungsbildes zusammenströmen läßt und zweitens Schmutzteilchen in die äußeren Bereiche des Strömungsbildes zum möglichen Absondern, Auffangen und Entfernen treibt, und ferner einen Schmutzaustritt zur Aufnahme von abgesonderten Schmutzteilchen aufweist, nachdem diese durch das Zentrifugalkraftfeld aus dem Strömungsbild herausgetrieben worden sind, mit einem tangential durch die zylindrischen Innenwand verlaufenden Schmutz-Auslaß und mit mit dem Schmutzaustritt verbundenen Mitteln zum Auffangen und Anzeigen des Vorhandenseins von Schmutzteilchen,
• b) Entfernung und Ersetzung des Unterteils des zuvor beschriebenen Teilchenseparators durch ein neues Unterteil, welches enthält:
  • i) Mittel zur Fluidabfuhr mit einem Fluid-Auslaß im Unterteil des Gehäuses, wobei das Unterteil innenseitig eine trichterförmige Oberfläche aufweist, die ausgeht von einer weiten Mündung, welche nahe, aber nicht naheliegend, an der zylindrischen Innenwand beginnt und sich zu einem engeren mit dem Fluid-Auslaß in Verbindung stehenden Fluid-Kanal verjüngt, und
  • ii) Mittel zur Aufrechterhaltung der Absonderung von Schmutzteilchen aus dem Fluid, die sich, ausgehend von der Mündung, eine kurze Entfernung aufwärts in die Kammer erstrecken und einen ringförmigen Schmutzkanal zwischen der äußeren Oberfläche der Mittel und dem unmittelbar an das Unterteil angrenzenden Bereich der zylindrischen Innenwand bilden, so daß Schmutzteilchen zum anschließenden Entfernen aus dem System im Schmutz- Kanal abgesondert und aufgefangen werden, und
• c) vor dem Ersetzen des Unterteils des vorhandenen Teilchenseparators durch das neue Unterteil Befestigung eines ein hohles Rohr enthaltenen Wirbelsammlers am Gas-Auslaß bei dem sich das Rohr konzentrisch zur zylindrischen Innenwand in die Kammer erstreckt und mit dem Gas-Auslaß in Verbindung steht und so angeordnet ist, daß zusammengeströmte Gase aufgefangen und zum Gas-Auslaß geleitet werden, das Rohr bis unter die Oberfläche der Mittel zur Aufrechterhaltung der Absonderung von Schmutzteilchen aus dem Fluid ragt und ferner eine Umlenkkammer im untersten Bereich des hohlen Rohres angeordnet und der unterste Bereich des hohlen Rohres mit einer Mehrzahl von Öffnungen versehen ist,

wobei der neue Teilchenseparator gegenüber dem ursprünglichen Teilchenseparator über eine verbesserte Trennwirkung in allen Phasen und geringere Energieverluste verfügt.