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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ringförmiges Dichtelement für Filterpatronen,
auf eine Filterpatrone, die ein solches Element aufweist, und auf
eine Brennstofffiltereinheit, die eine solche Patrone aufweist.
Die Filtereinheit ist besonders geeignet, in versenkbaren Direktbetankungssystemen für Flugzeuge
verwendet zu werden, d.h. versenkbar in Untergrundkonstruktionen,
wenn sie nicht in Gebrauch ist oder gerade gewartet wird.
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In
der internationalen Anmeldung WO 94/00348 im Namen derselben Anmelderin
ist eine Untergrundkonstruktion beschrieben, die eine Vielzahl von
Tanks und eine bewegte Förderstation
aufweist, welche beide in einer abgesenkten Ruheposition gezeigt
sind, in welcher sie vollständig
im Untergrund ist und nur ihre obere Seite auf Bodenniveau ist,
und in einer angehobenen Betriebsposition, in welcher die Konstruktion
nach oben kommt, um das Auftanken von Flugzeugen zu gestatten.
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Die
Brennstoffversorgung von Flugzeugen benötigt eine Filterstufe am Boden,
die auch für
eine gute Trennwirkung sorgt, so dass Brennstoffmoleküle nicht
nur aus möglichen
Verunreinigungen herausgefiltert werden können, sondern auch von Wassermolekülen getrennt
werden können.
Diese Trennung ist unerlässlich,
da, wenn die Temperatur unter 0° C sinkt,
sich Wasserpartikel in Eispartikel verwandeln. Solche Eispartikel
haben den unerwünschten
Effekt, in andere Filtervorrichtungen an Bord zu strömen und sie
zu verstopfen. Wenn der Brennstoff die Triebwerke nicht richtig
erreicht, besteht die Gefahr, dass das Flugzeug an Geschwindigkeit
verliert. Dieser unerwünschte
Effekt tritt hauptsächlich
während
des Starts oder in sehr großen
Höhen auf.
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Es
ist nicht vorstellbar, eine Trennvorrichtung vorzusehen, die direkt
an Bord Wasser von dem Brennstoff trennt, da die Größe von solchen
Filtern nicht mit der des Flugzeuges kompatibel ist.
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Der
Stand der Technik stellt Flugzeugbrennstofffiltereinheiten bereit,
die koaleszierende Filterpatronen und abscheidende Filterpatronen
aufweisen, welche üblicherweise
zylinderförmig
und innerhalb eines Behälters
platziert sind.
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Der
Zweck einer koaleszierenden Filterpatrone ist es, Verunreinigungen
aus Brennstoff herauszufiltern und Wasserpartikel zusammenzufassen
und zu Tropfen zu formen, die sich am Boden des Behälters absetzen
können.
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Das
Vorhandensein der koaleszierenden Stufe erlaubt jedoch nicht die
Abscheidung von sämtlichem
Wasser aus dem Brennstoff durch Koaleszenz, und zwar im Wesentlichen
aus statistischen Gründen.
Tatsächlich
werden einige Tropfen nicht so groß, dass sie genug wiegen, um
sich absetzen zu können,
und sie sind mehr der Mitnahmegeschwindigkeit des Brennstoffes ausgesetzt,
der in der Zwischenzeit in das Flugzeug gepumpt wird. Je kleiner die
Tropfen sind, umso größer ist
der Effekt, der durch die Mitnahme verursacht wird, verglichen mit der,
die durch das Absetzen verursacht wird.
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Aus
diesem Grund wird daher eine Filterpatrone als zweite Stufe vorgesehen,
die als abscheidende Filterpatrone bezeichnet wird und im Wesentlichen
wie die koaleszierende Filterpatrone aufgebaut ist und im Wesentlichen
demselben Zweck dient.
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In
der koaleszierenden Filterpatrone strömt der Brennstoff vom innen
nach außen,
wohingegen in der abscheidenden Filterpatrone der Brennstoff von außen nach
innen strömt.
Diese Patronen werden z. Zt. mit einem axial gefalteten Zellstoffkarton
hergestellt. Der Effekt, der durch die Patronen erzielt wird, wird
mit Hilfe einer Schicht von Glasfaser verstärkt, die außen auf den Patronen platziert
wird.
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Das
Hauptproblem dieser bekannten Ausführungsform beruht auf der Tatsache,
dass sie nicht in der Lage ist, den höchsten Differenzdruck auszuhalten,
der durch gegenwärtige
Regeln auf 75 psi (5,25 kg/cm2 ) zwischen
dem Einlass und dem Auslass der Stufe festgelegt ist, und dass es
häufig
zum Zusammendrücken
des Filters kommt, weil er nicht in der Lage ist, Differenzdrücke von
mehr als 15 psi auszuhalten.
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Eine
Möglichkeit
zum Überwinden
des oben erwähnten
Problems könnte
darin bestehen, Filterpatronen des Typs zu verwenden, wie er in
dem italienischen Patent Nr. 952711 (entsprechend dem britischen
Patent Nr. 1 433 501) beschrieben ist, welches der Anmelderin gehört. 1 zeigt
eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht dieser bekannten
Ausführungsform.
Insbesondere weist sie ein Rohr 105 auf, das eine Vielzahl
von Öffnungen 106 hat,
sowie einen Satz von inneren ringförmigen Dichtelementen 108,
die konzentrisch an dem Rohr 105 und außerhalb desselben platziert
sind. Ein Satz von äußeren ringförmigen Dichtelementen 109 ist ebenfalls
vorhanden, konzentrisch platziert an dem Rohr 105 und außerhalb
desselben und an den inneren ringförmigen Dichtelementen 108,
die somit einen größeren Durchmesser
haben als die inneren ringförmigen
Dichtelemente 108. Ein Satz Filterscheidewände 107 ist
ebenfalls vorhanden, ringförmig
ausgebildet und konzentrisch platziert an dem Rohr 105 und
an den inneren ringförmigen
Dichtelementen 108 und an den äußeren ringförmigen Dichtelementen 109.
Die inneren und die äußeren ringförmigen Dichtelemente
sind identisch geformt, mit Ausnahme des Durchmessers, der durch
einen Hauptkörper
geformt wird, welcher einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und
einen oberen Teil, der eine außen
konkave Kurve bildet, und einen unteren geraden Teil. In dem Körper sind
in dem unteren Bereich der U-Form und längs des gesamten kreisförmigen peripheren
Gebietes des Ringes Durchgangslöcher
platziert, um Brennstoff zu gestatten, sich von innerhalb der Patrone
nach außerhalb zu
bewegen, und umgekehrt. Die Filterscheidewände 107 sind vorzugsweise
aus Baumwollfasern hergestellt, die zusammengepresst sind, so dass
sie eine kartonartige Dicke erreichen. Die Scheidewände 107 werden
von Brennstoff oder Wasserpartikeln durchquert, und zwar von innerhalb
der Patrone nach außen,
und umgekehrt. Baumwolle, die in die Form von Kartons gepresst ist,
zeigt eine hohle, spiralförmige Faser,
welche Wasserpartikel im Vergleich zu Brennstoffpartikeln verlangsamt.
Insbesondere gehen Brennstoffpartikel, statt an der Wand der Scheidewände 107 entlang
zu gleiten, durch diese mit einer höheren Geschwindigkeit als Wasser
hindurch. Andererseits tendieren Wasserpartikel dazu, an der Wand
der Scheidewände
entlang zu gleiten und dabei durch andere Wasserpartikel geschoben
zu werden, so dass Koaleszenz durch Oberflächenspannung auftritt, mit
der dadurch verursachten Bildung von größeren Tropfen. Unter Druck
tendieren die ringförmigen
Elemente 108 und 109 dazu, aufeinandergedrückt zu werden,
und die Filterscheidewände tendieren
dazu, Kammern zu bilden, die im Querschnitt eine im Wesentlichen
dreieckige Form haben. Die elastische Verformung der inneren und äußeren ringförmigen Elemente
ist so, dass eine Verformung in den peripheren Rändern der Filterscheidewände verursacht
wird, wodurch diese aneinander befestigt werden. Deshalb ist der
Widerstand gegen Differenzdruck, der auf diese Weise erzielt wird,
definitiv höher als
der zuvor gezeigte. Tatsächlich
ist das, was erzielt wird, eine Selbstkompensation unter den verschiedenen
Dichtelementen, die das Zusammendrücken des Filters eliminiert,
welches in Filtern auftritt, die axial gefalteten Zellstoffkarton
haben, verursacht durch die progressive Zunahme des Differenzdruckes.
Die Scheidewände,
die aus Filtermaterial hergestellt sind, das entgegengesetzten Differenzdrücken ausgesetzt
ist, tendieren dazu, mit perfekter Kompensation aneinander zu haften,
wodurch die Probleme, die mit dem Zusammendrücken verbunden sind, drastisch
reduziert werden.
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Ein
erster Nachteil des Standes der Technik ist jedoch, dass die Filterscheideplatten 107 nicht ausreichend
auf der äußeren Seite
der Filterpatrone geschützt
sind, da ihre äußeren radialen
Endbereiche ungeschützt
sind aufgrund der Tatsache, dass sie nicht durch die äußeren ringförmigen Dichtelemente 109 abgedeckt
sind.
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Weiter,
ein zweiter Nachteil stellte sich während des Montierens der Filterpatronen
heraus: während
des Einsetzens der äußeren ringförmigen Dichtelemente 109 von
oben her erwies sich deren Zentrierung in der richtigen Position
als besonders schwierig.
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Ein
letztes Problem, das zu erwähnen
ist, wird durch die Tatsache verursacht, dass alle oben erwähnten Typen
von Patronen häufig
vertikal platziert werden, während
die Rohre für
das Einströmen von
zu filterndem Brennstoff und für
das Ausströmen von
gefiltertem Brennstoff horizontal platziert sind. Eine solche vertikale
Anordnung erweist sich als besonders ungünstig, weil die Mitnahmegeschwindigkeit
des Brennstoffes aus der koaleszierenden Filterpatrone zu der abscheidenden
Filterpatrone im Wesentlichen horizontal ist und dazu tendiert,
den Wassertropfen, die sich auf dem Boden absetzen, eine geneigte
Trajektorie zu geben, nachdem sie aus der koaleszierenden Filterpatrone
abgegeben worden sind, mit starken Chancen, dass die Tropfen, statt sich
abzusetzen, sich zu der abscheidenden Filterpatrone bewegen, wodurch
die Effizienz des Filters verringert wird.
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
die Nachteile des Standes der Technik durch Schaffung eines ringförmigen Dichtelements
für Filterpatronen, mit
einem inneren und einem äußeren Durchmesser und
dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:
- – einen
Zentralkörper,
der eine innere und eine äußere Wand
hat, im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmig ist und eine Vielzahl
von Löchern
aufweist; und
- – zwei
Sätze von
Nasen, die an Rändern
des Zentralkörpers
platziert sind, wobei die Nasen gleichabständig an denselben und so angeordnet
sind, dass die Nasen eines ersten Satzes versetzt in Bezug auf die
Nasen eines zweiten Satzes platziert sind, wobei ein Trenngebiet
zwischen den Nasen des ersten Satzes an einem ersten Rand einer
Nase des zweiten Satzes an einem zweiten Rand entspricht.
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Ein
zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennstofffilterpatrone
zu schaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:
- – ein
Rohr, das eine Vielzahl von Öffnungen
hat, wobei der zu filternde Brennstoff aus dem Rohr fließt oder
der gefilterte Brennstoff zu dem Rohr fließt;
- – einen
Satz innerer ringförmiger
Dichtelemente, die benachbart zu einander konzentrisch zu dem Rohr
und außerhalb
des Rohres platziert sind;
- – einen
Satz äußerer ringförmiger Dichtelemente, die
benachbart zu einander konzentrisch zu dem Rohr und außerhalb
des Rohres und der inneren ringförmigen
Dichtelemente platziert sind; und
- – einen
Satz Filterscheidewände,
die ringförmig sind,
benachbart zu einander konzentrisch zu dem Rohr und zwischen den
inneren ringförmigen Dichtelementen
und den äußeren ringförmigen Dichtelementen
platziert sind, einen inneren Durchmesser haben, der dem inneren
Durchmesser der inneren ringförmigen
Dichtelemente im Wesentlichen entspricht, und einen äußeren Durchmesser,
der dem äußeren Durchmesser
der äußeren ringförmigen Dichtelemente
im Wesentlichen entspricht, wobei die Anordnung so getroffen ist,
dass:
- – die
Nasen jedes ringförmigen
Dichtelements in die Trenngebiete zwischen den Nasen von benachbarten
ringförmigen
Dichtelementen eingeführt
sind; und
- – die
Filterscheidewände
Kammern bilden, welche im Wesentlichen dreieckförmig sind, wenn sie im Querschnitt
betrachtet werden, wobei die Filterscheidewände in Paaren längs ihrer
abwechselnd äußeren und
inneren Umfangsgebiete in Kontakt sind und wobei die Umfangsgebiete
zwischen zwei benachbarten, abwechselnd äußeren und inneren ringförmigen Dichtelementen
eingespannt sind.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Brennstofffiltereinheit, insbesondere zur Verwendung in versenkbaren
Direktbetankungssystemen für
Flugzeuge, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:
- – eine
Eingangseinrichtung für
den zu filternden Brennstoff;
- – eine
Ausgangseinrichtung für
den gefilterten Brennstoff;
- – einen
ersten Satz Filterpatronen, die mit der Eingangseinrichtung verbunden
sind, zum Bewirken sowohl der Brennstofffilterung als auch des Koaleszierens
von in dem Brennstoff enthaltenem Wasser;
- – einen
zweiten Satz Filterpatronen, die mit der Ausgangseinrichtung verbunden
sind, zum Bewirken sowohl der Brennstofffilterung als auch der Abscheidung
von Wasser aus dem Brennstoff, wobei die Anordnung so getroffen
ist, dass der Brennstoff gefiltert wird durch Hindurchleiten durch
den ersten Satz Filterpatronen von deren Innenseite zu deren Außenseite
und nach und nach durch den zweiten Satz Filterpatronen von deren
Außenseite
zu deren Innenseite.
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Weiter
wird ein Verfahren zur Realisierung eines ringförmigen Dichtelements für Filterpatronen geschaffen,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die Schritte umfasst:
- – Bereitstellen
eines Streifens, der einen Zentralkörper bildet;
- – Vorsehen
einer Vielzahl von Löchern
in dem Zentralkörper;
- – Vorsehen
eines ersten Satzes von Nasen an dem Streifen, die an einem ersten
Längsrand
des Zentralkörpers
platziert sind, und eines zweiten Satzes von Nasen, die an einem
entgegengesetzten zweiten Längsrand
des Zentralkörpers
platziert sind, wobei die Nasen des ersten Satzes versetzt in Bezug
auf die Nasen des zweiten Satzes platziert sind und wobei ein Trenngebiet
zwischen den Nasen des einen Satzes einer Nase des anderen Satzes
entspricht;
- – Biegen
des Streifens längs
zwei ersten Längsbiegelinien,
die nahe äußeren Längsrändern der Nasen
platziert sind;
- – Biegen
des Streifens längs
zwei zweiten Längsbiegelinien,
die in Bezug auf die ersten Längsbiegelinien
einwärts
platziert sind,
- – Biegen
des Streifens längs
einer Mittellinie, so dass der Streifen im Wesentlichen halbkreisförmig ist,
wenn er in einer Querschnittansicht betrachtet wird; und
- – Biegen
des Streifens in die Form eines ringförmigen Elements.
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Ein
erster Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die besondere
Form der ringförmigen
Dichtelemente den Schutz der Filterscheidewände von außen her erlaubt, dank der Abdeckung,
die durch die äußeren ringförmigen Dichtelemente
erzielt wird.
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Ein
zweiter Vorteil zeigt sich während
des Montierens der Filterpatrone: tatsächlich ist es dank des Vorhandenseins
der Nasen 4 möglich,
eine perfekte Zentrierung für
jedes Paar Filterscheidewände und
für jedes
Paar ringförmiger
Dichtelemente zu erzielen. Die äußeren ringförmigen Dichtelemente
insbesondere, nachdem sie von oben her eingeführt worden sind, lassen sich
leicht zentrieren, da sie Nasen haben, mit welchen sie die Oberfläche der
Filterscheidewand, auf der sie landen werden, „umhüllen".
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dank der horizontalen Anordnung der
Filterpatronen. Die horizontale Anordnung ist besonders nützlich,
da die Mitnahmekraft aufgrund des Brennstoffes, von welchem in diesem
Fall angenommen wird, dass er vertikal von unten nach oben einströmt, in derselben
Richtung geht wie die Schwerkraft, aber auf einem entgegengesetzten
Weg, d.h. nach oben. Auf diese Weise werden alle Nachteile einer
vertikalen Anordnung, wo Tropfen, die sich am Boden des Behälters absetzen, mit
der abscheidenden Filterpatrone kollidieren könnten, beseitigt. Weiter, die
horizontale Anordnung der Patronen erweist sich als perfekt für die Verwendung in
versenkbaren Systemen, die einen verschließenden oberen Deckel und Elemente
haben, die alle aus dem Boden ausgefahren werden, wenn eine Brennstofflieferung
benötigt
wird. Die horizontale Anordnung der Patronen erleichtert deren Wartung;
die Verwendung von vertikalen Patronen würde deren Entfernen und Austauschen
extrem schwierig machen. Wenn die Filter vertikal platziert wären, damit sie
zugänglich
sind, wäre
es notwendig, den sehr großen
und schweren oberen Deckel zu entfernen, wohingegen das bei horizontalen
Patronen unnötig ist,
weil die Zugangsräume
unter dem Deckel ausgenutzt werden können, nachdem er angehoben
worden ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten
Ausführungsform
derselben beschrieben, die als ein nicht als Einschränkung zu
verstehendes Beispiel angegeben wird.
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Es
wird auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen, in denen:
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1,
die oben bereits beschrieben worden ist, eine Teilquerschnittansicht
einer Einzelheit einer bekannten Filterpatrone ist;
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2 eine
Draufsicht auf einen Streifen mit Löchern ist, aus welchem ringförmige Dichtelemente gemäß der vorliegenden
Erfindung gewonnen werden sollen;
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3 eine
Querschnittansicht des Streifens nach 2 nach einem
ersten Biegen ist;
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4 eine
Querschnittansicht des Streifens nach 2 nach einem
zweiten Biegen ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht des Streifens nach 2 nach dem
zweimaligen Biegen ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht des inneren ringförmigen Dichtelements ist, das
aus dem Streifen nach 5 erzielt wird;
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7 eine
perspektivische Ansicht des äußeren ringförmigen Dichtelements
ist, das aus dem Streifen nach 5 erzielt
wird;
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8 eine
Teilquerschnittansicht einer Einzelheit von einer der Filterpatronen
nach der vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
Teilquerschnittansicht einer Filterpatrone ist, vertikal betrachtet,
wenn diese in das Innere der Brennstofffiltereinheit nach der vorliegenden
Erfindung eingeführt
ist; und
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10 eine
teilweise auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Brennstofftiltereinheit nach
der vorliegenden Erfindung ist.
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In 2,
auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Streifen 1 gezeigt,
der vorzugsweise aus rostfreiem Stahl besteht und aus dem die inneren
und äußeren ringförmigen Dichtelemente
nach der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Entlang der Längsachse
des Streifens 1 ist eine Vielzahl von Löchern 2 gebildet worden,
die vorzugsweise gleiche Abstände zwischen
sich haben. Eine Vielzahl von vorstehenden Teilen 3 ist
ebenfalls vorhanden, deren Form und Funktionen sich anhand der folgenden 3 und 4 besser
erläutern
lassen. Zwei Sätze
von Nasen 4, von denen jede eine im Wesentlichen vierseitige
Form aufweist, wenn sie in Draufsicht betrachtet wird, sind weiter
längs der
beiden Ränder
des Streifens platziert. Die Nasen 4 von einem Satz sind
versetzt im Vergleich zu den Nasen des anderen Satzes platziert,
so dass ein Trenngebiet zwischen den Nasen eines der ersten der
Sätze an
einem ersten Rand einer Nase eines zweiten der Sätze an einem zweiten Rand entspricht.
Die Größe des Trenngebietes
zwischen den Nasen ist etwas größer als
die Größe einer
Nase. Die beiden vertikalen strichpunktierten Linien A und B zeigen
die Linien, längs
welchen die beiden anschließenden
Biegungen für
die Bildung des Profils der ringförmigen Dichtelemente vorgenommen
werden.
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Die
folgenden 3 und 4 zeigen
Querschnittansichten des Streifens in 2 nach dem ersten
bzw. zweiten Biegen längs
der Längsbiegelinien
A bzw. B in 2. Insbesondere sind die beiden ersten
Längsbiegelinien
A nahe bei den äußeren Längsrändern der
Nase 4 platziert, und die beiden zweiten Biegelinien B
sind einwärts
in Bezug auf die ersten Längsbiegelinien
A im Wesentlichen benachbart zu den Längsrändern des Zentralkörpers platziert.
Nach den anschließenden
Biegungen und einem weiteren Biegen des Streifens längs einer
Mittellinie nimmt der Streifen eine im Wesentlichen halbkreisförmige Form
ein, wenn er im Querschnitt betrachtet wird, wobei die Nasen 4 eine
leicht gekrümmte
Form annehmen und die vorstehenden Teile 3 entgegengesetzt
dazwischen angeordnet sind.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Streifens nach 2 nach
den beiden Biegeschritten, die in den 3 und 4 veranschaulicht
sind. Insbesondere ist es möglich,
deutlicher die versetzte Anordnung der Nasen 4 zu erkennen,
die längs
eines Randes platziert sind, im Vergleich zu den Nasen 4, die
längs des
anderen Randes platziert sind. Eine solche versetzte Anordnung wird
das Stapeln der ringförmigen
Elemente erlauben, die anschließend gebildet
werden, so dass die Nasen von einem ringförmigen Element in die Trenngebiete
zwischen den Nasen eines benachbarten ringförmigen Elements eingeführt werden
und eine „gepanzerte" Konfiguration bilden,
was in den Folgenden Figuren noch besser gezeigt wird.
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Die 6 und 7 zeigen
zwei verschiedene Formen der ringförmigen Dichtelemente nach der
vorliegenden Erfindung.
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In 6 ist
ein ringförmiges
Dichtelement 8 gezeigt, das erzielt wird, indem der Streifen
in 5 derart gebogen wird, dass der zentrale Körper des ringförmigen Elements,
der im Wesentlichen eine Halbkreisform hat, wenn er im Querschnitt
betrachtet wird, und eine Vielzahl von Löchern 2 aufweist,
so orientiert ist, dass die Löcher 2 der äußeren Seite
des ringsförmigen
Dichtelements zugewandt sind (d.h. längs des äußeren Durchmessers des ringförmigen Dichtelements
platziert sind) und dass die Nasen 4 der inneren Seite
zugewandt sind (d.h. längs
des inneren Durchmessers des ringförmigen Dichtelements platziert
sind). In 7 ist ein ringförmiges Dichtelement 9 gezeigt,
das erzielt wird durch Biegen des Streifens in 5 derart,
dass der zentrale Körper
des ringförmigen
Elements, der im Wesentlichen eine Halbkreisform hat, wenn er im
Querschnitt betrachtet wird, und eine Vielzahl von Löchern 2 auf
seiner gesamten Länge,
so orientiert ist, dass die Löcher
der inneren Seite des ringsförmigen
Dichtelements zugewandt sind (d.h. längs des inneren Durchmessers
des ringförmigen
Dichtelements platziert sind) und dass die Nasen 4 der äußeren Seite
zugewandt sind (d.h. längs
des äußeren Durchmessers des
ringförmigen
Dichtelements platziert sind).
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8 zeigt
eine Teilquerschnittansicht einer Filterpatrone, die zur leichteren
Darstellung vertikal angeordnet gezeigt ist.
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Die
Filterpatrone, die zylindrisch geformt ist, ist so ausgebildet,
dass Sie aufweist
- – ein Rohr 5, das
eine Vielzahl von Öffnungen 6 hat,
wobei der zu filternde Brennstoff aus dem zu filternden Rohr strömt oder
der gefilterte Brennstoff zu dem Rohr strömt;
- – einen
Satz innerer ringförmiger
Dichtelemente 8, wie sie unter Bezugnahme auf die vorhergehende 6 bereits
beschrieben worden sind, platziert eines auf dem anderen konzentrisch
und außerhalb
des Rohres 5;
- – einen
Satz äußerer ringförmiger Dichtelemente 9,
wie sie mit Bezug auf die vorhergehende 7 bereits
beschrieben worden sind, platziert eines auf dem anderen konzentrisch
zu dem Rohr 5 und außerhalb
desselben Rohres und der inneren ringförmigen Dichtelemente 8;
und
- – einen
Satz Filterscheidewände 7,
die ringförmig ausgebildet,
eine auf der anderen konzentrisch zu dem Rohr 5 und zwischen
den inneren ringförmigen
Dichtelementen 8 und den äußeren ringförmigen Dichtelementen 9 platziert
sind und einen inneren Durchmesser haben, der im Wesentlichen dem
inneren Durchmesser der inneren ringförmigen Dichtelemente 8 entspricht,
und einen äußeren Durchmesser,
der im Wesentlichen dem äußeren Durchmesser
der äußeren ringförmigen Dichtelemente 9 entspricht.
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Die Öffnungen 6 werden
benutzt, um das Fließen
des gefilterten Brennstoffes in das Innere des Rohres 5 im
Falle einer abscheidenden Filterpatrone zu gestatten oder um das
Fließen
des zu filternden Brennstoffes von innerhalb des Rohres 5 zu
den Filterscheidewänden 7 im
Falle einer koaleszierenden Filterpatrone zu gestatten, wobei der
Brennstoff in beiden Fällen
durch die Löcher 2 hindurchgeht,
die in den ringförmigen
Dichtelementen 8 und 9 gebildet sind. Die axial
gegenüberliegende
Anordnung der Paare der vorstehenden Teile 3 ist so, dass
die vorstehenden Teile in der Lage sind, das unter Druck erfolgende
Zusammendrücken
der ringförmigen
Dichtelemente 8, 9 zu begrenzen.
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Das
Montieren einer koaleszierenden und/oder abscheidenden Filterpatrone
des bis hierher beschriebenen Typs ist einfach: es beginnt mit dem
Einführen
einer Filterscheidewand 7 gefolgt durch das Einführen eines
inneren oder äußeren ringförmigen Dichtelements,
dann durch eine weitere Filterscheidewand und anschließend wieder
durch das Einführen
eines ringförmigen
Dichtelements unterschiedlich gegenüber dem zuvor bereits eingeführten, dann
durch das Einführen
einer weiteren Filterscheidewand, usw. Die Anordnung der Filterpatrone
ist so, dass die Nasen 4 jedes ringförmigen Dichtelements 8 oder 9 in
die Trenngebiete zwischen den Nasen von vertikal benachbarten ringförmigen Dichtelementen
eingeführt
werden, so dass sie eine gepanzerte Konfiguration bilden. Die gepanzerte
zylindrische Oberfläche
erlaubt weiter den Schutz vor mechanischen Beanspruchungen der äußeren und
inneren Oberflächen
der Filterpatrone während
des Transports und der Installation.
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Die
Filterscheidewände 7 bilden
Kammern 10, die im Wesentlichen dreieckförmig sind,
wenn sie im Querschnitt betrachtet werden. Die Filterscheidewände 7 sind
so ausgebildet, dass sie in Paaren längs alternativ äußerer und
innerer peripherer Gebiete 11, 12 übereinander
angeordnet werden. Die peripheren Gebiete 11, 12 werden
zwischen zwei benachbarten, alternativ äußeren und inneren ringförmigen Dichtelementen
eingespannt. Die besondere Querschnittsform der ringförmigen Dichtelemente gibt
den Patronen eine starke Elastizität gegen axial gerichtete Kompressionskräfte. Diese
Kräfte,
neben dem Zusammendrücken
des Ringes, gewährleisten auf
jeden Fall eine feste Abdichtung der Verbindung zwischen den Scheidewänden. Das
unter axialem Druck erfolgende Kuppeln der ringförmigen Dichtelemente nach der
vorliegenden Erfindung verursacht extrem hohe spezifische Drücke entsprechend
den Abdichtlinien, die Betriebsdifferenzdrücke von mehr als 7 kg/cm2 übersteigen
können.
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Es
wird nun auf 9 Bezug genommen, die eine Teilquerschnittansicht
einer Filterpatrone zeigt, wenn diese in das Innere der Brennstofffiltereinheit eingeführt ist.
Die Patrone, die dafür
vorgesehen ist, horizontal innerhalb der Filtereinheit platziert
zu werden, ist hier einer leichteren Darstellung halber in einer
vertikalen Position dargestellt.
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Die
Form der Filterpatrone ist die Form, die mit Bezug auf die vorhergehende 8 beschrieben worden
ist. Es ist demgemäß ein Rohr 5 vorhanden, das
eine Vielzahl von Öffnungen 6 aufweist,
außerhalb
welchen die ringförmigen
Dichtelemente 8, 9 und die Filterscheidewände 7 platziert
sind, die hier teilweise dargestellt sind, die aber in Wirklichkeit längs der
gesamten Filterpatrone vorhanden sind. Das Rohr 5 ist so
ausgebildet, dass es einen unteren vorstehenden kreisförmigen Bereich 13 aufweist
und eine obere ringförmige
Nut 14.
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Die
vorliegende 9 erlaubt ein besseres Verständnis sowohl
der Art und Weise, wie die Filterpatrone hergestellt wird, als auch
der Art und Weise, auf die die Filterpatrone in das Innere der Brennstofffiltereinheit
eingeführt
wird. Die Filterpatrone wird so hergestellt, dass sie eine untere
Platte 15 aufweist, die ringförmig ausgebildet ist, um das
Rohr 5 nächst dem
vorstehenden Bereich 13 platziert ist und eine O-Ringdichtung 16 aufweist. Über der
Platte 15 werden dann verschiedene ringförmige Dichtelemente 8, 9 zusammen
mit Filterscheidewänden 7 platziert. Diese
Elemente werden oben durch eine obere Platte 17 abgedeckt,
die identisch wie die untere Platte 15 geformt ist und
ebenso eine O-Ringdichtung 18 hat. Die obere Platte 17 wird
durch einen elastischen Ring 19 in ihrer Position gehalten,
der längs
des Umfangs der ringförmigen
Nut 14 platziert ist. Das Ziel des Ringes ist es, die gepressten
ringförmigen
Dichtelemente zu blockieren und das Herausziehen der Patrone zu
vermeiden. Auf diese Weise werden die optimalen Zusammenbaudrücke der
Filterpatrone erzielt. Eine bevorzugte Ausführungsform der oberen und unteren Platten 15, 17 beinhaltet,
dass diese hergestellt werden durch Anschweißen eines oberen Teils an ein
unteres Teil, um so die Verwendung der Dichtungen 16, 18 zu
erlauben, die nicht geklebt werden müssen.
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Das
Einführen
der oben beschriebenen Patrone in das innere der Brennstofffiltereinheit
wird anhand der Beschreibung der folgenden 10 besser deutlich
werden. Jedoch ist in der vorliegenden 9 eine obere
Spannstange 20 gezeigt, die sich nach außen in drei
untere Spannstangen 21 verzweigt (von denen nur zwei in
dem Querschnitt der Figur gezeigt sind), welche zwischen sich einen
gegenseitigen Abstand von 120° haben.
Die drei Spannstangen 21 sind mit einem Flansch 22 verschweißt, der
an einem Verbindungskanal 23 gebildet ist, welcher Teil der
Brennstofffiltereinheit ist, wo die Patrone eingeführt wird.
Aus dem Verbindungskanal 23 wird Brennstoff in das Rohr 5 geleitet
oder es wird Brennstoff, der aus dem Rohr 5 kommt und bereits
gefiltert ist, in den Verbindungskanal geleitet. Die unteren drei Spannstangen 21 erlauben
das korrekte Zentrieren der Filterpatrone während des Einführens derselben in
das Innere der Brennstofffiltereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Einführen
endet, wenn die Dichtung 16 den Flansch 22 berührt. Sukzessive wird
ein oberer Deckel 24, der kreisförmig und hohl ist entsprechend
der oberen Spannstange 20, über der Platte 17 platziert
und durch eine Feststellmutter 25 und eine Unterlegscheibe 26 sukzessive
festgespannt. Zu diesem Zweck muss die obere Spannstange 20 in
ihrem Endbereich, der dem Gebiet des Einführens der Mutter 25 entspricht,
mit Gewinde versehen sein.
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Es
wird nun auf 10 Bezug genommen, die eine
teilweise auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Brennstofffiltereinheit
nach der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine bevorzugte Ausführungsform
dieser Brennstofffiltereinheit wird in den oben erwähnten versenkbaren
Direktbetankungssystemen für
Flugzeuge verwendet.
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Ein
Rohr 27 für
das Einströmen
von zu filterndem Brennstoff und ein Rohr 28 für den Ausfluss des
gefilterten Brennstoffes sind verbunden mit einem zylinderförmigen Behälter 29 gezeigt.
Innerhalb des Behälters 29 sind
horizontal platziert zwei Filterpatronen einer ersten (koaleszierenden)
Stufe, die mit dem Rohr 27 verbunden sind, und zwei Filterpatronen
einer zweiten (abscheidenden) Stufe, die mit dem Rohr 28 verbunden
und über
der ersten Stufe von Filterpatronen platziert sind. Der zu filternde
und von Wasser zu trennende Brennstoff strömt in das Innere der Brennstofffiltereinheit
durch das Einströmrohr 27,
geht durch die Filterpatronen der ersten Stufe hindurch, tritt aus
den äußeren ringförmigen Dichtelementen 9 der
Patronen der ersten Stufe aus, geht durch die äußeren ringförmigen Dichtelemente 9 der Filterpatronen
der zweiten Stufe hindurch, wobei er einem sukzessiven Filtrier-/Abscheidevorgang
unterzogen wird, und wird aus der Brennstofffiltereinheit über das
Ausströmrohr 28 abgegeben.
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Die
koaleszierenden Filterpatronen sind in der bevorzugten Ausführungsform,
die in der Figur gezeigt ist, identisch mit den abscheidenden Filterpatronen
dargestellt. Es ist jedoch möglich,
die abscheidenden Patronen mit anderer Größe als die koaleszierenden
Patronen auszubilden. Der Behälter
ist so dimensioniert, dass der Abschnitt der Patronen der Mitnahmegeschwindigkeit
des Brennstoffes (aufsteigende Geschwindigkeit) erlauben kann, niedriger
zu sein als die augenblickliche Absetzgeschwindigkeit von Wassertropfen.
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Die
Patronen auf der linken Seite sind in ausgezogener Darstellung gezeigt,
um deutlicher zu zeigen, wie sie aufgebaut sind. Es ist deshalb
möglich zu
sehen (dargestellt von links nach rechts bei der Filterpatrone der
zweiten Stufe, aber offenbar vorhanden in allen Filterpatronen in
der Figur) die Feststellmutter 25, die Unterlegscheibe 26,
den oberen Deckel 24, die Spannstangen 20, die äußeren ringförmigen Dichtelemente 9,
das Rohr 5 mit den Öffnungen 6,
die untere Platte 15, die Spannstangen 21 und
den Flansch 22. Der Flansch 22 ist über ein T-förmiges Element 30 geschweißt, das
einstückig mit
dem Ausströmrohr 28 und
dem Einströmrohr 27 ausgebildet
ist. In der Filterpatrone der ersten Stufe, aber offenbar vorhanden
in allen Filterpatronen in der Figur, sind weiterhin der Ring 19,
die ringförmige
Nut 14, welche dieselbe aufnimmt, die inneren ringförmigen Dichtelemente 8 und
die Filterscheitewände 7 darüber hinaus
vorhanden.
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Der
Behälter 29 ist
durch einen Deckel 31 abgedeckt und zugänglich, der mit dem Behälter 29 durch
einen Flansch 32 und durch Mittel zum Befestigen des Deckels 31 an
dem Flansch 32 verbunden wird. Der Flansch 32 ist
ringförmig
und erstreckt sich radial in das Innere des Behälters 29. Dieses Vorstehen
des Flansches 32 nach innen ist zu allererst vorteilhaft
zum Optimieren des durch den gesamten Behälter 29 innerhalb
des versenkbaren Systems eingenommenen Raums; ein zweiter Vorteil
ergibt sich aus der Tatsache, dass der Flansch 32 während des Austausches
der Patronen möglichen
restlichen Brennstoff blockiert, der sonst während der Wartung ausgegossen
werden könnte.
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10 gibt
einen Gesamtüberblick
nur über die
Art und Weise, auf welche die Filterpatronen angeordnet sind. Es
können
deshalb viele zusätzliche Elemente
vorhanden sein, wie zum Beispiel ein Sumpf für aus dem Brennstoff abgeschiedenes
Wasser. Das auf diese Art und Weise gesammelte Wasser wird durch
einen automatischen Auslass automatisch ausgestoßen, beispielsweise mittels
eines Schwimmers, der, wenn das abgeschiedene Wasser eine bestimmte
Höhe erreicht
hat, das Ausfließen desselben
gestattet.
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Darüber hinaus
erzeugt die horizontale Anordnung der Patronen innerhalb des Behälters 29 den
Effekt einer „pneumatischen
Sammelkammer". Die
Luft, die innerhalb des Behälters
und innerhalb der Patronen vorhanden ist, bevor der Brennstoff eingeleitet
wird, wird gezwungen, der Richtung des Brennstoffes zu folgen, wenn
dieser eingeleitet wird, und nach außen zu gehen. Wenn der Pegel
innerhalb des Filters niedriger ist als die Höhe des Ausströmrohres 28,
wird es dann eine Luftmasse geben, die nicht in der Lage sein wird,
während
des Einfließens/Ausfließens des
Brennstoffes nach außen
zu gelangen. Wenn der Druck ansteigt, wird die Luftmasse an der
oberen Wand des Tanks zusammengedrückt, was einen Abfederungseffekt
gegen Wasserstöße bewirkt.
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Die
vorliegende Erfindung ist bis hierher mit Bezug auf einige ihrer
bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden, die als ein nicht als Einschränkung zu
verstehendes Beispiel angegeben worden sind. Andere Ausführungsformen
sind im Rahmen des Schutzbereiches der folgenden Ansprüche möglich.