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Einrichtung zum Reinigen flüssiger Brennstoffe mittels Zentrifugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Reinigen flüssiger Brennstoffe
mittels Zentrifugen, deren Durchsatzmenge durch ein vom Brennstoffverbrauch laufend
eingestelltes Regel- oder Steuerorgan beeinflußt wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß im Weg des Brennstoffs vor der Zentrifuge ein Drosselorgan angeordnet ist und
Mittel vorhanden sind, die in Abhängigkeit von mindestens einem vom Brennstoffverbrauch
abgeleiteten Signal das Druckgefälle an einer oder mehreren Öffnungen des Drosselorgans
verändern.
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Ziel der Erfindung ist, das den Durchsatz der Zentrifugen beeinflussende
Regel- oder Steuerorgan derart auszubilden, daß es keine Teile enthält, die von
dem vom Brennstoffverbrauch abgeleiteten Signal zu bewegen wären. Damit ist die
Einrichtung unempfindlich gegen Verunreinigungen des Brennstoffs und demzufolge
sehr betriebsicher. Weitere Vorteile bewirkt der Umstand, daß keine Stellmotoren
nötig sind, was eine Senkung der Investitions- und Betriebskosten zur Folge hat.
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Die Erfindung ist an Hand der Ausführungsbeispiele im Zusammenhang
mit der Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine vollständige Brennstoffreinigungsanordnung mit
den Merkmalen der Erfindung und F i g. 2 eine Anordnung, bei der die Durchsatzmenge
der Zentrifuge von zwei Größen beeinflußt wird; F i g. 3 und 4 zeigen eine Reihe
weiterer Anordnungen.
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In F i g. 1 ist mit 1 ein Vorrattank, mit 2 ein Tagestank und mit
3 ein den Brennstoff verbrauchender Motor bezeichnet. Den Brennstoff bildet hier
ein Schweröl, das sowohl zum Reinigen als auch zum Einspritzen in den Dieselmotor
vorgewärmt werden muß.
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Der Brennstoff wird durch eine Pumpe 4 aus dem Vorrattank 1 angesaugt
und über eine Leitung 5 zu einem gestrichelt dargestellten pneumatischen Verteilapparat
6 gefördert. Dieser besteht aus einem Standrohr 7 mit einem Abzweig 8, einem Hahn
9, einer Blende 10 und einem überlaufbogen 11, der in eine überlaufkammer 12 hineinragt.
Das Standrohr 7 ragt mit seinem oberen Ende in eine Rücklaufkammer 13, die einerseits
durch eine Entlüftungsleitung 14 mit der Atmosphäre und andererseits über eine Rücklaufleitung
15 mit dem Vorrattank 1 verbunden ist.
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Die überlaufkammer 12 ist durch eine Leitung 16 mit einer ebenfalls
zum pneumatischen Verteilapparat 6 gehörenden Druckgebevorrichtung verbunden. Diese
besteht aus einer Zuleitung 21, einem Druckminderorgan 22, einer Vorlage
23, einer Verbindungsleitung 24 und einem im Tagestank 2 angeordneten
Tauchrohr 25.
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Aus der überlaufkammer 12 gelangt der Brennstoff durch ein
Fallrohr 30 zu einem Vorwärmer 31 und von dort durch zwei Zentrifugen 32 und 33
zu einem Nebentank 34, der oben und unten durch kurze Leitungsstücke 35 mit dem
Tagestank 2 verbunden ist. Der Nebentank 34 kann mit einer den Wärmeverlust vermindernden
Isolation versehen sein.
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Aus dem Nebentank 34 wird der Brennstoff durch eine Pumpe 40 über
einen Vorwärmer 41 dem Motor 3 zugeführt. Eine Verteilleitung 43 führt ihn zu einzelnen,
von einem Regler 44 gesteuerten Brennstoffpumpen 45. Der überschüssig geförderte
Brennstoff fließt über eine Rücklaufleitung 46 zum Nebentank 34 zurück.
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Die Einrichtung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Das Druckminderorgan
22 wird so eingestellt, daß von einer nicht dargestellten Preßluftstation aus wenig
Luft durch die Vorlage 23 strömt. Diese gelangt weiter in das Tauchrohr 25. Hier
steigt der Druck, während die Luft den im Rohr eingeschlossenen Brennstoff nach
unten verdrängt, so lange, bis sie das untere Ende des Tauchrohres erreicht, dort
aus dem Rohr austritt und durch den Brennstoff nach oben perlt. Die Luft verläßt
dann den Tagestank durch eine Entlüftungsleitung 26. Hat sich dieser Zustand eingestellt,
so ist der Luftdruck im Tauchrohr und, da die Strömungsgeschwindigkeit der Luft
klein ist, auch in der überlaufkammer 12
gleich dem vom Flüssigkeitstand
im Tagestank 2 abhängigen statischen Druck des Brennstoffs am Ende des Tauchrohres
25.
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Da in der Rücklaufkammer 13 Atmosphärendruck herrscht und der Druckabfall
in dem weiten Standrohr 7 praktisch vernachlässigt werden kann, ist auf der linken
Seite der Blende 10 der Druck als konstant anzunehmen. Die Durchsatzmenge der Blende
10 ist somit allein vom Flüssigkeitstand im Tagestank 2 abhängig, sie ist
klein, wenn das Niveau hoch steht, und groß, wenn sich nur noch wenig Brennstoff
im Tank befindet.
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Nach dem Durchfließen der Blende 10 gelangt der Brennstoff in den
Überlaufbogen 11 und, an dessen Ende übertretend, in die überlaufkammer 12.
Das an diese anschließende Fallrohr 30 ist weit und zudem höhenmäßig so angeordnet,
daß es nicht vollläuft und somit der Brennstoff in der Kammer keinesfalls gestaut
werden kann. Mit dem Vorwärmer 31 und der an diesen anschließenden Leitung bildet
das Fallrohr 30 ein U, welches so tief liegt, daß sich in seinem unteren Teil immer
etwas Brennstoff befindet. so daß die über die Leitung 16 in die überlaufkammer
geleitete Luft nicht entweichen kann.
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Die Brennstoffteilmenge, welche von der Pumpe 4
gefördert wurde,
aber nicht durch die Blende 10 fließt, steigt durch das Standrohr 7 und läuft an
dessen oberem Ende in die Rücklaufkammer 13 über, um von dort unter natürlichem
Gefälle in den Vorrattank 1 zurückzufließen.
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Die Blende 10 wird zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß beim Vollastbetrieb
des Motors 3 der Tagestank 2 zu etwa 75 0!o gefüllt ist, wenn der Beharrungszustand
erreicht ist.
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Sinkt die Leistung des Motors und damit auch der Brennstoffverbrauch,.
so steigt das Niveau im Tagestank 2 an. Damit erhöht sich aber auch der Druck im
Tauchrohr 25 und in der Überlaufkammer 12, womit die Durchsatzmenge der Blende 10
sinkt. Es stellt sich in der Folge bei höherem Flüssigkeitstand ein neuer Beharrungszustand
ein. Sinkt der Brennstoffverbrauch unter ein bestimmtes Maß, beispielsweise unter
25 % der normalen Brennstoffmenge, so steigt das Niveau im Tagestank so hoch,
daß ein Teil des geförderten Brennstoffs den Tagestank 2 über eine überlaufleitung
28 verläßt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Zentrifugen stets - auch bei
abgestelltem Motor - von einer bestimmten Mindestmenge durchflossen werden, so daß
sie sich nicht unter ein noch zulässiges Maß abkühlen können.
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Sind - etwa beim Normalbetrieb des Motors -die Zentrifugen zur Reinigung
oder Revision abzustellen, so wird der Hahn 9 geschlossen, so daß die Brennstoffzufuhr
eingestellt wird. Die gesamte von der Pumpe 4 geförderte Brennstoffmenge fließt
dann über das Standrohr 7 und die Rücklaufleitung 15 zum Vorrattank 1 zurück. Nun
werden der Vorwärmer 31 sowie die beiden Zentrifugen 32 und 33 abgeschaltet und
die vorgesehenen Arbeiten durchgeführt. Inzwischen sinkt im Tagestank 2 das Niveau
unter den normalen Stand. Ist die Arbeit an den Zentrifugen beendet, so werden diese
und der Vorwärmer 31 wieder eingeschaltet, und darauf wird der Hahn 9 wieder in
die gezeichnete Stellung gebracht. Infolge des tiefliegenden Niveaus im Tagestank
2 ist der Druck in der überlaufkammer 12 geringer als normal. Es stellt sich demzufolge
in der Blende 10 eine höhere Durchsatzmenge ein, so daß sich der Flüssigkeitspiegel
im Tagestank 2 seiner normalen Lage zunächst schnell, dann aber immer langsamer
nähert.
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Während in der Anordnung nach F i g. 1 die Durchsatzmenge der Blende
10, und damit auch der Zentrifugen, nur vom Flüssigkeitstand im Tagestank
abhängig ist, beeinflußt in der Anordnung nach F i g. 2 noch eine zweite Größe die
Durchsatzmenge. Dort sind wieder dargestellt: der Vorrattank 1, der Tagestank 2,
die Pumpe 4, die Leitung 5, die Blende 10, der überlaufbogen 11 und die überlaufkammer
12, sodann das Fallrohr 30 und der Vorwärmer 31,
ferner das Druckminderorgan
22, die Verbindungsleitung 24, das Tauchrohr 25 und schließlich die Leitung 16,
die der überlaufkammer 12 den pneumatischen Druck vom Tauchrohr 25 vermittelt.
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Neu ist in dieser Figur ein Lastsignalgeber 50, der am Ende
eines Brennstoffreguliergestänges 51 angeordnet ist. Er besteht aus einer Druckdose,
auf die von außen vom Brennstoffreguliergestänge 51 über eine Feder 52 ein Druck
ausgeübt wird. Die Druckdose enthält einen einarmigen Hebel 54, der durch eine Feder
55 gegen den Deckel der Dose gedrückt wird. Der Hebel wirkt andererseits auf ein
Zuflußventil 57 und ein Abflußventil 58.
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Bei steigender Last verschiebt sich das Brennstoffreguliergestänge
51 (in der Zeichnung) nach links. Die von der Feder 52 auf die Druckdose ausgeübte
Kraft steigt an, so daß die Dose zusammengedrückt wird. Der einarmige Hebel öffnet
dabei das Zuflußventil 57, und zwar so lange, bis durch Zufuhr von Preßluft über
eine Leitung 60 der neue Druck in der Druckdose der von außen durch die Feder
52 ausgeübten Kraft entspricht. Der Druck im Innern der Druckdose pflanzt sich über
eine Leitung 61 in eine Rücklaufkammer 62 fort. Die Luft kann von dort durch die
Leitung 63 nicht entweichen, da diese - ebenso wie das Fallrohr 30 in F i
g. 1- U-förmig ausgebildet ist und mindestens im unteren Teil des U stets ein Brennstoffverschluß
vorhanden ist. Um das U nicht zu groß ausbilden zu müssen, kann an dessen Stelle
auch ein kondenstopfartiges Sperrorgan vorgesehen werden, das nur Flüssigkeiten,
nicht aber Gase durchtreten läßt.
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Bei der Einrichtung nach F i g. 2 steuert die Last des Motors mittels
des beschriebenen Systems (51, 50, 61, 62) den Durchsatz der Zentrifuge
32 primär, während ein sekundärer, vom Brennstoffniveau im Tagestank 2 abgeleiteter
Druck korrigierend eingreift und dafür sorgt, daß die Brennstoffreserve im Tagestank
immer groß genug ist. Selbstverständlich kann auch hier eine überlaufleitung 28
(F i g. 1) vorgesehen sein, damit beim Abstellen des Motors die Minimalmenge nicht
unterschritten wird.
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Zwischen dem Reguliergestänge 51 und der Feder 52 läßt sich
gegebenenfalls eine Steuerscheibe einbauen, welche eine passende Beziehung zwischen
der Position des Reguliergestänges und dem Druck in der Rücklaufkammer 62 schaffen
läßt.
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In F i g. 3 sind wie in F i g. 1 ein Vorrattank 1 und ein Tagestank
2 dargestellt. Der Brennstoff fließt hier, ebenfalls von einer Pumpe 4 gefördert,
zum Verteilapparat, in dem sich die beiden Teilströme trennen. Der eine fließt durch
das Standrohr 7 und die kurze, weite Rücklaufleitung 17 zum Vorrattank
1
zurück, während der übrige Teil des Brennstoffs in ein Lochrohr
18 tritt, das je nach dem gewünschten Charakter der Durchsatzmenge in Abhängigkeit
von
der Spiegelhöhe im Tagestank 2 mit passend angeordneten Austrittlöchern
19 oder -schlitzen versehen ist. Das Lochrohr 18 ragt in die überlaufkammer 12,
aus der dann der Brennstoff zum Vorwärmer 31 und zur Zentrifuge 32 fließt. Der Druck
in der überlaufkammer 12 wird wie bei F i g. 1 durch den statischen Druck
am Ende des Tauchrohres 25 bestimmt.
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Beim Schwanken des Flüssigkeitspiegels im Tagestank 2 verschiebt sich
der Spiegel im Lochrohr in entgegengesetzter Richtung. Ist der Tank nahezu voll,
so steht im Lochrohr 18 das Niveau sehr tief, es kann somit nur durch wenige
Löcher Brennstoff übertreten. Fällt jedoch im Tagestank der Spiegel, so steigt er
im Lochrohr um denselben Betrag an, und die Durchsatzmenge vergrößert sich entsprechend.
Bei diesen Schwankungen verändert sich das Druckgefälle an den durchflossenen Austrittslöchern
19.
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Durch eine passende Anordnung der Löcher oder Schlitze im Lochrohr
18 gelingt es, die Beziehung zwischen dem Inhalt des Tagestanks und der Durchsatzmenge,
welche bei der Anordnung nach F i g. 1 parabolischen Charakter aufweist, linear
zu gestalten oder sonstwie zu verändern.
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Die beiden Anordnungen lassen sich auch kombinieren, indem in der
überlaufkammer 12 ein oder mehrere überlaufbogen 11, wie auch ein oder mehrere Lochrohre
18 angeordnet werden.
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Die Löcher oder Schlitze in den Lochrohren 18
sind so groß ausgeführt,
daß sie sich im Betrieb nicht zusetzen. Sicherheitshalber wird in der Leitung 5
oder schon vor der Pumpe 4 ein Filter angeordnet, dessen Maschenweite auf die Öffnungen
des Lochrohres abgestimmt ist.
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F i g. 4 zeigt beispielsweise, daß bei den überlauf-und überfallvorrichtungen
sowohl Zufluß als auch Ablauf außen liegen können, ohne daß sich grundsätzlich etwas
ändert. Nach F i g. 4 fließt der Brennstoff durch das zentral liegende Lochrohr
ab.