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Abscheider für Flüssigkeiten und feste Verunreinigungen aus einem
Druckgas Die Erfindung bezieht sich auf einen Abschelder für Flüssigkeiten und feste
Verunreinigungen aus einem Druckgas, der in eine Druckgasleitung eingebaut ist,
bestehend aus einem Gehäuse, in dessen oberem Teil ein Filter und im unteren Teil
ein selbsttätiges AblaBventil und ein Schwimmer vorgesehen sind.
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Die Vorrichtung dient vor allem zum Abscheiden von Wasser und anderen.Flüssigkeiten
aus Druckluftströmen und zum selbsttätigen Ableiten der aufgefangenen Flüssigkeit
aus der Druckluftanlage ohne Druckluftverlust.
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Es sind bereits verschiedene Arten von mit derartigen Vorrichtungen
versehenen Filtervorrichtungen für Druckluftleitungen u. dgl. bekannt. So ist es
bereits vorgeschlagen, das Abflußventil für die Filterabscheidungen mit einem Ventil
zur Regelung des Leitungsdruckes zu koppeln. Das im Filtergehäuse abgeschiedene
öl od. dgl. sammelt sich über dem im Böden des Filtergehäuses befindlichen Druckregelventil
und wird bei dessen Intätigkeittreten von der austretenden Luftmitgerissen.. Das
Abflußventl wird hier also nicht durch die sich ansammelnden Filterabscheidungen
selbstgesteuert.
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Ferner sind bereits Filtervorrichtungen in Druckgasleitungen bekannt,
bei denen das AbfluBventil durch einen Schwimmer gesteuert wird, in dem sich die
abgeschiedene Flüssigkeit sammelt. Hat sich eine bestimmte Menge Flüssigkeit in
dem Schwimmer gesammelt, so senkt sich dieser und öffnet den
Zugang
zu einer den Schwimmer durchdringenden, zum oberen Ende der Filtervorrichtung führenden
Rohrleitung.
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Filtervorrichtungen der letztgenannten Bauart bedürfen einer besonderen
Anlaßeinrichtung und arbeiten im Betrieb mit geringen öffnungsgeschwindigkeiten
des Abflußventils, während nicht selbsttätig arbeitende Filtervorrichtungen der
erstgenannten Bauart nur für Sonderzwecke, beispielsweise für Flugzeugbordgeräte,
in Frage kommen.
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Diesem Stand der Technik gegenüber hat sich der Erfinder die Aufgabe
gestellt, ein äußerst schnelles Entleeren der Filterabscheidungen aus dem Filter
zu ermöglichen, wenn sich eine bestimmte Flüssigkeitsmenge angesammelt hat. Dabei
soll die Vorrichtung unter allen Betriebsverhältnissen selbsttätig arbeiten, und
zwar sowohl dann, wenn die Anlage unter Druck steht, aber kein Gas durch die Anlage
hindurchströmt, als auch dann, wenn Gas durch die Anlage hindurchströmt.
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Dies wird erfindungsgemäß,dadurch erreicht, daß das Ablaßventil durch
.eine Membran betätigt wird, die eine Kammer in eine obere und eine untere Hälfte
teilt und die Membran in der oberen Kammerhälfte durch eine Druckfeder und in der
unteren Kammerhälfte durch das in dem Abscheidergehäuse enthaltene Druckgas beaufschlagt
wird, derart, daß der Zutritt des Druckgases in die untere Kammerhälfte über eine
Druckgasleitung durch ein von dem Schwimmer betätigtes Ventil gesteuert wird.
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Vorzugsweise ist dabei die Anordnung so getroffen, daß die Membran
an dem Ventilschaft des Ablaßvent2ls befestigt ist, wobei der Schaft, der einen
Teil der Druckleitung enthält, sowohl in der Auslaßöffnung als auch in einem feststehenden,
ebenfalls einen Teil der Druckleitung bildenden Rohr verschiebbar gelagert ist.
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
an Hand der Zeichnung, die einen Querschnitt durch einen Abscheid-er gemäß der Erfindung
darstellt.
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Bei der zum Abscheiden von Fremdstoffen aus einem strömenden Gas-
oder Luftstrom dienenden Vorrichtung erfolgt dieses Abscheiden durch das gleichzeitige
Arbeiten eines die Fremdstoffe zurückhaltenden Filters und eines die mitgeführte
Flüssigkeit abscheidenden Wirbelabscheiders.
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Der in der Figur dargestellte Abscheider i i hat ein den Filter und
den Flüssigkeitsabscheider aufnehmendes Gehäuse 12, dessen Kopf 13 einen Einlaß
14 und einen Auslaß 16 hat, mit denen der Abscheider in die Gasleitung eingebaut
wird.
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Der axial liegende Hals 2 i des Kopfes 13 hat eine mit Gewinde
versehene Bohrung i g, die eine Austrittsöffnung zum Auslaß bildet. In diese Bohrung
i 9 ist eine Prallwand 17 mittels ihres auf dem Ansatz 23 vorgesehenen Gewindes
18 eingebaut. Durch den Durchlaß 22 der Prallwand 17 strömt die Luft von
der Kammer 24 zum Auslaß 16.
Ein in der Ringnut 27 des Ansatzes 23 liegender
Ring 26 bildet einen luftdichten Abschluß zwischen Hals 2 1 und Ansatz 23. Zwischen
dem Kopf 13 und dem Umfangsrand der Prallwand 17 wird ein Filter 3 i durch
eine auf der Prallwand befindliche Schulter 28 und eine in dem Kopf befindliche
Vertiefung 29 festgehalten. Das Filter 3 i besteht vorzugsweise aus gesinterter
Bronze, jedoch genügt auch ein Drahtsieb od. dgl. Eine Leitplatte 32 für die Strömung
liegt in dem zwischen Filter 3 i und Gehäuse 12 vorhandenen zylindrischen Kanal
33. Die Leitplatte 32 ruht auf der Schulter 28 und wird in ihrer Lage durch das
Filter 3i gehalten. Die Leitplatte 32 hat mehrere Öffnungen mit anschließenden Leitschaufeln
36, die den durch das Filter strömenden Luftstrom in einer Kreisbahn an der Wand
37 der Wirbelkammer 34 entlang führen. Eine gewölbte Platte 39 bildet den Boden
der Wirbelkammer und leitet mit ihrer glatten Oberfläche die Luft zum Auslaß hin.
Die Platte unterstützt die stoßlose Umkehr des Luftstromes in der Wirbelkammer,
da sonst dessen Wirbelung an dieser Stelle die an dem Boden der Wirbelkammer anhaftenden
kleinen Flüssigkeitsteilchen aufnehmen würde.
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Der Austritt der Luft aus der Wirbelkammer erfolgt durch den Durchlaß
22 nach oben. Eine nahe -dem Durchlaß 22 liegende Prallscheihe 38 verhütet einen
geradlinigen Abfluß der Luft aus der Wirbelkammer zum Auslaß 16. Durch die Prallscheibe
38 wird der Luftstrom seitlich abgelenkt und .das Mitreißen von Flüssigkeitsteilchen
verhütet.
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Die Platte 39 wird gegen einen Haltering 41 durch .eine Auffangschale
43 gehalten. Auf dem Umfang der Platte 39 sind mehrere öffnungen 44 verteilt, die
Durchflußöffnungen für die abgeschiedene Flüssigkeit von der Wirbelkammer zum Innern
des Speichers 46 bilden.
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Die in dem Speicher 46 sich sammelnde Flüssigkeit wird aus dem Abscheider
durch ein Ablaßventil entleert. Dieses Ventil wird durch eine von einem Schwimmer
betätigte Vorrichtung und durch eine Membran gesteuert. Das Ablaßventil ist in dem
Speicher mittels eines Ventilgehäuses 47 aufgestellt, das durch eine um die Auslaßöffnung
54 des Ventilgehäuses 47 liegende Spannhülse 48 in Stellung gehalten wird. Das Ventilgehäuse
47 liegt auf einer Abdichtung 49 auf und wird durch die Spannhülse 48 gegen diese
Abdichtung gezogen. Der Umfang des Ventilgehäuses 47 hat mehrere öffnungen 5i, die
durch das in dem 'Speicher angesammelte Wasser in die Ventilkammer 52 des Ventilgehäuses
47 fließt.
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Der Ventilsitz 57 des Ventilgehäuses 47 ragt eine kurze 'Strecke in
die Ventilkammer 52 hinein. Eine hinter der Ventilscheibe 67 liegende Haltescheibe
56 öffnet und schließt das Auslaßventil. Durch die Haltescheibe 56 tritt ein Ventilschaft
63 mit einem kurzen Ansatz 64, der über die Haltescheibe 56 hinaus nach unten vorsteht.
Die am Innenende mit einer Erweiterung 53 versehene Auslaßöffnung 54 dient als Führung
für den Ansatz 64 des Ventilschaftes. Der Ansatz 64 ist im Querschnitt rechteckig,
so daß immer ein Durchlaß- für die Flüssigkeit zwischen dem Ansatz 64 und der Erweiterung
53 der Auslaßöffnung 54 vorhanden ist.
Die Haltescheibe 56 wird
in ihrer Stellung gegen die 'Schulter 66 durch .den Ventilschaft 63 gehalten. Der
Ventilschaft 63 besteht aus zwei Teilen, von denen :der kurze Ansatz 64 in den Ventilschaft
63 unter Zwischenlage der Haltescheibe 56 mit Druck eingepreßt ist.
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Ein auf der Schulter 59 des Gehäuses 47 liegender Abdichtungsring
58 umgibt den Ventilschaft 63; und eine zwischen dem Hals 61 des Abdichtungsringes
58 :und dem Ventilschaft 63 eingeschaltete Ringabdichtung ermöglicht :eine gegenseitige
Bewegung zwischen diesen Teilen und verhindert den Durchtritt von Luft. Eine Membran
68 ist an dem Ventilschaft 63 zwischen einer oberen Deckplatte 73 und einer unteren
Deckplatte 72 mittels einer Klemmutter 71 befestigt. Der Umfangsrand der Membran
68 sitzt auf dem Abdichtungsring 58 auf und wird in der gegebenen Stellung durch
eine Ventilgehäusekappe 69 gehalten. Eine schwache Druckfeder 74 liegt gegen die
obere Deckplatte 7 3 an und hält die Haltescheibe 56 mit leichtem Druck gegen den
Ventilsitz 57. Die Ventilgehäusekappe 69 trägt ein aufwärts gerichtetes Rohr 83,
in das sich ein kurzer Abschnitt des VentiIsehaftes 63 erstreckt. Eine Ringdichtung
84 schließt das Rohr von der über der Membran liegenden oberen Kammerhälfte 77 ab.
Die Membran ist eine biegsame Scheibe, die eine Aufundabbewegung des Ventilschaftes
durch ihr Verziehen ermöglicht und die vorzugsweise aus Kunstkautschuk, z. B. Neoprene
(Polychloropren) od. dgl., besteht.
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Der Ventilschaft 63 hat einen lotrechten Kanal 93 und einen seitlichen
Kanal 94, die eine Verbindung zwischen der unteren Kammerhälfte 95 und dem Kanal
82 herstellen. Diese Kanäle bilden die Druckgasleitung, durch die der Druck in der
unteren Kammerhälfte 95 erhöht und infolgedessen das Auslaßventil geöffnet werden
kann. In dem Ventilschaft 63 sind ferner eine Anzahl Bohrungen vorgesehen, die eine
Druckbildung in der oberen Kammerhälfte 77 verhüten, wodurch das Arbeiten des Ablaßventils
verhindert werden würde. Diese Bohrungen 78, 79 und 8 i führen unmittelbar von der
oberen Kammerhälfte 77 in die Auslaßöffnung 54, so daß die obere Kammerhälfte 77
im wesentlichen unter Außenluftdruck steht.
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Auf dem Rohr 83 sitzt ein Schwimmer 92, der eine freie Aufundabbewegung
ausführen kann. Der Schwimmer besteht vorzugsweise aus Zellgummi. Es kann aber auch
jeder beliebige andere Schwimmer verwendet werden.
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In den Schwimmer ist ein axiales Einsatzrohr 88 eingesetzt, das teleskopartig
über dem Rohr 83 liegt und :eine freie Aufundabbewegung des Schwimmers dem Rohr
83 gegenüber ermöglicht. Das Einsatzrohr 88 reicht über den Schwimmer hinaus und
ist an seinem oberen Ende durch ein Ventil 89 geschlossen, das auf dem Einsatzrohr
88 mittels eines Splintes befestigt ist. Das Ventil 89 verschließt das Stirnende
des Rohres 83, wenn sich der Schwimmer in der Normalstellung, d. h. der nicht schwimmenden
Stellung befindet. Das Rohr 83 trägt einen die Lagerfläche für das Ventil 89 bildenden
Einsatz 86 mit einem Kanal 87. Durch Radialöffnungen 9 1 des Einsatzrohres
88 strömt die in der Rohrleitung befindliche Druckluft bei angehobenem Schwimmer
in die untere Kammerhälfte 95 ein.
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Bei der Verwendung wird die Vorrichtung in eine Leitung, beispielsweise
eine Druckluftleitung mittels des Einlasses 14 und des Auslasses 16 eingebaut. Die
Druckluft strömt durch den Einlaß 14 in die Filterkammer und durch das Filter 3
i hindurch. Alle mitgenommenen Feststoffe werden in der Filterkammer zurückgehalten
und kommen mit der Ventilvorrichtung nicht in Berührung. Die Luft tritt durch das
Filter 3 i in den zylindrischen Kanal 33 und strömt dann durch die Öffnungen der
Leitplatte 32. Die Leitplatte 32 läßt die Luft in Kreisringen abwärts längs der
Wand der Wirbelkammer 34 strömen. Die mitgenommene Feuchtigkeit wird bei dieser
Wirbelung gegen die Wand geschleudert, und das abgeschiedene Wasser fließt über
die Öffnungen 44 der gewölbten Platte 39 in den Speicher 46. Die gereinigte Luft
strömt um die Prallscheibe 38 herum durch den Durchlaß 22 und dann .durch den Auslaß
16 in die Rohrleitung.
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Da der - Speicher 46 in offener Verbindung mit der Wirbelkammer 34
steht, herrscht im Speicher der Druck der Wirbelkammer. Die obere Kammerhälfte 77
jedoch steht unter Außenluftdruck, da' sie unmittelbar mit der Außenluft durch die
Bohrungen 78, 79 und 81 verbunden ist. Die untere Kammerhälfte 95 steht bei geschlossenem
Ventil 89 auch unter Außenluftdruck, und zwar infolge einer kleinen Bohrung 97,
die zur Bohrung 78 führt.
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Sobald sich eine genügende Wassermenge in dem Speicher angesammelt
hat, steigt der Schwimmer 92 und öffnet den Kanal 87, so daß Druckluft in den Kana182
einströmen kann. Die Druckluft strömt durch die Kanäle 93 und 94 in die unter der
Membran 68 befindliche untere Kammerhälfte 95. In dieser Kammer 95 bildet sich ein
Druck, der schließlich die abwärts gerichtete Federkraft auf die Membran und den
Druck auf die Haltescheibe 56 überÄrindet, so daß sich die Membran aufwärts verschiebt
und die Druckfeder 74 zusammengepreßt wird. Die nach oben ausweichende Membran nimmt
den Ventilschaft 63 mit. Die Haltescheibe 56 und die Ventilscheibe 67 werden von
dem Ventilsitz 57 abgehoben, und das angesammelte Wasser fließt nach außen, wobei
der in dem Speicher befindliche Druck das Ausfließen des Wassers unterstützt. Das
in dem Speicher befindliche Wasser fließt dem Ventil durch die Öffnungen
51 zu und wird bis zu einem Spiegel abgelassen, dessen Ebene durch den unteren
Scheitel der Öffnungen 5 i geht. Das Wasser wird schnell aus dem Speicher entleert,
und der Schwimmer kehrt in seine normale Grundstellung zurück, in der er den Kanal
87 schließt. Durch die Bohrung 97 wird der in der unteren Kammerhälfte 95
'herrschende Druck vermindert. Die Bohrung 97 hat jedoch einen kleineren Querschnitt
als die Kanäle 87, 93 und 94, so daß die Luft schneller in die untere Kammerhälfte
eintritt, als sie durch die Bohrung 97 entweichen kann. Der in der untern Kammerhälfte
95 entstehende Druck überwindet daher
die Federspannung und den
Druck über der Haltescheibe 56, so daß die Membran verschoben wird. Sobald - der
Kanal 87 geschlossen ist, tritt keime Luft weiter in die untere Kammerhälfte ein,
sondern die in dieser befindliche Luft strömt durch die Bohrung 97 aus. Sobald die
von dem Druck in der unteren Kammerhälfte herrührende Kraft unter die Größe der
Federspannung und des an der Haltescheibe 56 herrschenden Druckes gefallen ist,
kehrt die Membran in ihre urgespannte Lage zurück. Bei dieser Rückkehrbewegung der
Membran legt sich die Ventälscheibe 67 auf ihren Sitz 57. Nach dem Schließen des
Ablaßventils strömt die Luft aus der unteren Kammerhälfte 95 weiter aus, bis die
in der Kammer befindliche Luft den gleichen Druck hat wie die Außenluft. Das Ablaßventil
ist dann für einen neuen Zyklus bereit. Das Ablaßventil bildet eine Trennwand zwischen
den in dem Speicher befindlichen Druck und dem in der Auslaßöffnung 54 befindlichen
Außenluftdruck, so daß bei geschlossenem oder bei geöffnetem Ventil ein Druckgefälle
am Ablaßventil besteht. Dieses Druckgefälle am geschlossenen Ablaßventil muß beim
Öffnen des Ventils überwunden werden. Sobald das Ablaßventil offen ist, besteht
noch ein Druckgefälle zwischen der Auffangschale 43 und der Au.slaßöffnung 54. Dieses
Druckgefälle schließt das Ablaßventnl, sobald der Druck in der unteren Kammerhälfte
95 vermindert wird. Die Druckfeder 74 dient als erster Antrieb für die Membran,
@so daß eine schwache Feder genügt. Der eigentliche Ablaßvorgang erfolgt im Bruchteil
einer Sekunde, so daß der Verlust an Druckluft aus der Druckluftanlage unwesentlich
ist.