DE2126080C3

DE2126080C3 - Rohrförmiges Trennelement zum Filtern und Abscheiden von Wasser und Feststoffen aus Kraftstoff

Info

Publication number: DE2126080C3
Application number: DE2126080A
Authority: DE
Inventors: Arnold 6376 Oberhoechstadt Dornauf; Theodor 6381 Seulberg Winkler
Original assignee: Faudi-Feinbau 6370 Oberursel GmbH
Current assignee: Faudi-Feinbau 6370 Oberursel GmbH
Priority date: 1971-05-26
Filing date: 1971-05-26
Publication date: 1980-08-07
Also published as: DE2126080A1; GB1395399A; FR2138989A1; FR2138989B1; DE2126080B2

Description

Mit Filter- und Abscheidevorrichtungen, deren wichtigste Bauteile die Trennelemente sind, soll die Emulsion von Wasser mit Kraftstoff gebrochen werden, so daß das abgespaltene Wasser abgezogen werden kann, und sollen die in der Flüssigkeit vorhandenen Feststoff-Verunreinigungen abgeschieden werden. Das bevorzugte Atiwendungsgebiet liegt in der Abscheidung von Feststoffen und Wasser aus Kraftstoffen für Düsentriebwerke. Dabei muß bei einer Durchflußleistung bis SOOO l/min, eine Reinheit des abgegebenen Kraftstoffes von weniger als 03 mg/1 Feststoffen und höchstens 5 ppm Wasser gewahrleistet sein. Es ist zu berücksichtigen, daß der zu reinigende Kraftstoff etwa 3% Wasser in Emulsionsform enthalten kann und die Feststoff-Verunreinigungen, z, B, Eisenoxid, zum überwiegenden Teil eine Korngröße unter 0,25 μιτι haben und in einer Menge von etwa 75 mg/! im verunreinigten Kraftstoff enthalten sein können. Gelegentlich wird sogar gefordert, daß der gereinigte Kraftstoff völlig wasserfrei ist.

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Trennelement zum Filtern und Abscheiden von Wasser und Fe:tstoffen aus Kraftstoff, insbesondere Kraftstoff für Düsentriebwerke, mit einem durchlöcherten Stützrohr, innerhalb dessen eine zuerst durchflossene, gefaltete Trennschicht für Feststoffe angeordnet ist, die Schichten aus weitporigem Abstützgewebe, nicht gewebtem oder gewirktem Fasermaterial und aus Glasfaserpapier aufweist, mit einer sich nach außen an das Stützrohr anschließenden Koaleszierzone, die aus einer inneren Lage aus engporigem nicht gewebtem oder gewirktem Fasermaterial und äußeren Lagen aus weitporigem nicht gewebtem oder gewirktem Fasermaterial besteht Koaleszierzonen dieses Aufbaus sind bei Koaleszier-

geräten bekannt (DE-AS 11 13 783), bei denen aber keine zusätzliche Abtrennung von Feststoffpartikeln erfolgen soll und die deshalb nicht zum Filtern und Abscheiden von Wasser und Feststoffen aus Kraftstoff geeignet sind.

Damit bei langand^aerndem Betrieb eine einwandfreie Emulsionstrennung und bei Kraftstoffen, die oberflächenaktive Stoffe enthalten, eine ausreichende Koaleszenz der Wasseranteile erzielt wird, dürfen die emulsionstrennenden und koaleszierenden Schichten nicht mit Feststoffen durchsetzt sein. Bei Ablagerung von Feststoffteilchen, insbesondere von sehr feinkörnigem Material, werden durch Brückenbildung die geforderten Eigenschaften zunichte gemacht; der Wasseranteil im Filtrat übersteigt dann das zulässige Maß.

Bei einem bekannten Trennelement (US-PS 31 15 459), das dem genannten ZwecV dient, wird — in

Durchflußrichtüng gesehen — hinter der Koaleszierzone eine weitere Filtertrennschicht benötigt, um die durch die Koaleszierzone hindurchgeschleusten Feststorfpartikel endgültig abfangen zu können. Insbesondere bei hohen Durchflußmengen von Kraftstoffen, die oberflächenaktive Stoffe und Feststoffpartikel enthalten, erreichen die bekannten Trennelemente nicht die geforderte Abscheideleistung.

Es wurde nämlich erkannt, daß die zusätzliche Filtertrennschicht hititer der Koaleszierzone bewirkt, daß die vorher koaleszierten Tröpfchen zumindest teilweise wieder zerstört werden, und zwar umso stärker, je feiner die zusätzliche Filtertrennschicht und je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Trennelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei guter Trennwirkung für eine vergleichsweise sehr hohe Durchflußmenge ausgelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zuerst durchflossene, gefaltete Feststoff-Trennschicht die Glasfaserpapierschicht, das weitporige Abstützgewebe und das nicht gewebte oder gewirkte Fasermaterial in dieser Aufeinanderfolge in Durchflußrichiung aufweist.

Im Gegensatz zu dem bekannten Trennelement nach der US-PS 31 15 459 benötigt das erfindungsgemäße Trennelement keine zusätzliche äußere Filterschicht mit der diejenigen Feststoffpartikel abgefangen werden müßten, die die Koaleszierzone passiert haben. Dadurch

besteht auch keine Gefahr, daß im Anschluß an die Konleszierzone die koaleszierten Tropfen wieder zerschlagen werden und die Emulsion teilweise wieder hergestellt wird.

Um den Durchtritt von Feststoffpartikeln durch die Koaleszierzone zu verhindern und damit auf die äußere Filterschicht verzichten zu können, muß die zuerst durchflossene, gefaltete Trennschicht so ausgestaltet werden, daß sie ihre Funktion der weitestgehenden Abscheidung der Feststoffpartikel erfüllen kann. Dazu dient die nach der Erfindung angegebene Reihenfolge der einzelnen Schichten innerhalb der Trennschicht.

Durch Versuche ist festgestellt worden, daß erfindungsgemäß aufgebaute T-ennelemente bei unveränderter Trennwirkung eine wesentlich höhere Belastung, d. h. einen wesentlich höheren Durchsat? aufnehmen können als andere bekannte Trennelemente.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein Trennelement,

F i g. 2 einen Teillängsschnitt an einem Ende des in F i g. 1 gezeigten Trennelementes und

Fig.3 eine vereinfachte verkleinerte Ansicht eines Trennelementes mit teilweise aufgewickeltem weitporigem Stützmaterial.

Das Trennelement ist zylinderförmig aufgebaut; der zu filternde Kraftstoff wird dem Innenraum 1 des Trennelementes zugeführt und strömt im wesentlichen radial nach außen, wobei Feststoff-Verunreinigungen im Trennelement festgehalten werden, das abzuscheidende Wasser jedoch in Form von größeren koaleszierten Tropfen ebenfalls radial nach außen gelangt, wo es in dieser Form leicht abgeschieden werden kann. Das Trennelement besitzt ein gelochtes Stützrohr 2, das an seinen Enden jeweils eine Kreisringscheibe 3 trägt, deren Ränder zum Trennelement hin umgebördelt sind und die Ende·! der einzelnen Trennelementschichten umgreifen.

Die innerste Filterschicht besteht aus einer Feststoff-Trennschicht 4 aus einer gefalteten Lage von Glasfaserpapier und weitporigem Abstützgewebe sowie einem nicht gewebtem oder gewirktem Material. Die zur Vergrößerung ihrer Filterfläche gefaiete Lage stützt sich innen an dem aus gelochtem Blech hergestellten Stützrohr 2 ab.

Auf das Stützrohr 2 ist eine Lage 5 oder auch mehrere Lagen 5 von engporigtsm, nicht gewebtem oder gewirktem Fasermaterial aufgebracht, die der Nachfiltration und der Koaleszenz des Wassers dient. Die Lage 5 ist aus Kunststoffasern in der Art der Wirrfasermatten, Vliese, Nadelfilze oder dergleichen hergestellt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist sie als Matte um das Stützrohr 2 mit Überlappung gewickelt. Die Fasern dieses Materials haben einen Durchmesser zwischen 5 und 25 μίτι, wobei etwa 60% der Fasern einen Durchmesser von etwa 20 mm haben. Auf die engporige Lage 5 ist Glasfaser-Gittergewebe 6 als weitporiges StötzmateriaJ schraubenförmig aufgewickelt (Fig.3), wobei die darunterliegende Lage 5 leicht komprimiert wurde. Das Glasfaser-Gittergewebe 6 ist imprägniert.

Bei der ebenfalls möglichen Ausführung der engporigen Lage 5 als Hohlzylinder, der mit Vorspannung auf das Stützrohr aufgezogen wird, kann auch auf das weitporige Stützmaterial des Gittergewebes 6 verzichtet werden.

An das Glasfaser-Gittergewebe 6 schließen sich nach außen zwei Lagen 7 eines lockeren, weitporigen, nicht gewebten oder gewirkten Fasermaterials an, die in loser Wicklung ohne Komprimierung angebracht sind und von einem strumpfförmigen Baumwollgewebe 8 eingehüllt und gehalten werden.

Das weitporige, nicht gewebte oder gewirkte Fasermaterial der beiden Lagen 7 ist flauschartig und besteht aus Kunststofffasern oder Gemischen von Kunststoffasern, Natur- oder Zellulosefasern und gegebenenfalls Glasfasern; es kann ai& Matten gewikkelt oder als Hohlzylinder locker auf jie darunter befindlichen Lagen des Trennelementes aufgezogen sein. Die Fasern der Lagen 7 haben zu etwa 95% einen Durchmesser von weniger als 12 μιη, die übrigen Fasern überschreiten mit ihrem Durchmesser 20 μπι nicht wesentlich. Das äußere einhüllende Baumwollgewebe 8 kann mit langfasrigen Metallfäden durchwirkt sein, die geerdet sind und eine Ableitung von elektrostatischer Aufladung des Kraftstoffes ermöglichen. Das Baumwollgewebe 8 kann von einer sehr weitporigen, nicht gewebten oder gewirkten Lage 9 umgeben sein (F i g. 1 und 2 gestrichelt angedeutet), die vorzugsweise aus Fasern mit einer Länge zwischen 10 und 100 mm besteht und im eingebauten Zustand eine Porengröße zwischen 50 und 500 μπι hat

Alle Schichten des Trennelementes sind in geeigneter Weise in den Endscheiben 3 abgedichtet; hierzu können die Stirnseiten der Schichten mit den Endscheiben 3 verklebt werden, oder die Endscheiben werden aus Kunststoff angegossen, wobei eine dichte Verbindung der einzelnen Schichten und zugleich eine tragende Verbindung mit dem Stützrohr 2 erzielt wird.

Mehrere der gezeigten Trennelemente werden üblicherweise als erste Stufe in einer Filter- und Abscheidevorrichtung eingebaut, in der als zweite Stufe meist ein aus feinem Drahtgewebe hergestelltes und mit Kunststoff (beispielsweise PTFE) überzogenes Element eingebaut ist

Die Anwendung des beschriebenen Trennelementes ist nicht auf den beschriebenen Fall der Kraftstoffiltrierung beschränkt; es kann vorteilhaft überall dort angewendet werden, wo eine hohe Trennleistung bei gleichzeitigem Abscheiden von unter Umständen sehr fein verteilten Feststoffen und von Wasser aus einer Flüssigkeit gefordert wird, die mit dem Wasser eine Emulsion, jedoch keine Lösung bildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Rohrförmiges Trennelement zum Filtern und Abscheiden von Wasser und Feststoffen aus Kraftstoff, insbesondere Kraftstoff für Düsentriebwerke, mit einem durchlöcherten Stützrohr, innerhalb dessen eine zuerst durchflossene, gefaltete Trennschicht für Feststoffe angeordnet ist, die Schichten aus weitporigem Abstützgewebe, nicht gewebtem oder gewirktem Fasermaterial und aus Glasfaserpapier aufweist, mit einer sich nach außen an das Stützrohr anschließenden Koaleszierzone, die aus einer inneren Lage aus engporigem nicht gewebtem oder gewirktem Fasermateria! und äußeren Lagen aus weitporigem nicht gewebtem oder gewirktem Fasermaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst durchflossene, gefaltete Feststoff-Trennschicht (4) die Glasfaserpapierschicht, das weitporige Abstützgewebe und das nicht gewebte oder gewirkte Fasermaterial in dieser Aufeinanderlege in Durchflußrichtung aufweist

2. Trennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das engporige Fasermaterial der Lage (5) der Koaleszierzone aus einer Wirrfasermatte, einem Vlies oder einem Nadelfilz aus Kunststoffasem besteht, von denen 60% einen Durchmesserum 20 μπι aufweisen.

3. Trennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das engporige Fasermaterial der Lage (5) der Koaleszierzone mittels eines weitmaschigen Giltergewebes (6) aus Glasfasern an das Stützrohr (2) gepreßt oder als Hohlzylinder ausgestaltet -and unter Vortyannung auf das Stützrohr (2) aufgezogen isv.

4. Trennelement nach Ansp ach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitporige Fasermaterial der Koaleszierzone durch Lagen (7) aus einer aufgewickelten flauschartigen Matte oder einem Hohlzylinder aus Kunststoffasem, einem Gemisch aus Cellulose- oder Naturfasern oder aus Glasfasern gebildet ist.

5. Trennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die äußerste Lage (7) der Koaleszierzone ein locker aufgebrachtes, nicht gewebtes oder gewirktes Baumwollgewebe (8) anschließt, das gegebenenfalls mit Metallfaden durchzogen und gegebenenfalls von einer sehr weitporigen Lage (9) mit Porendurchmessern von 50 bis 500 μηι aus einem nicht gewebten oder gewirkten Fasermaterial mit Faserlängen zwischen 10 und 100 mm umgeben ist.