DE2947737A1

DE2947737A1 - Fluessigkeitsabscheider

Info

Publication number: DE2947737A1
Application number: DE19792947737
Authority: DE
Inventors: Trevor Walter Simpson
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1979-11-27
Publication date: 1980-06-12
Also published as: JPS6311930B2; IT1126380B; FR2442651B1; DE2947737C2; JPS5575753A; FR2442651A1; IT7927485A0; US4255174A

Description

Patentanwälte Dipl.-1 ng. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 27. November 1979

Unser Zeichen: 16 74l - K/Ap

Anmelder: Rolls-Royce Limited

Buckingham Gate
London SWlE 6AT
England

Bezeichnung: Flüssigkeitsabscheider

03002A/07A5

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsabscheider und insbesondere auf einen Flüssigkeitsabscheider,der geeignet ist, Flüssigkeitstropfen aus einem Gasstrom abzuscheiden.

Es ist häufig erforderlich, Flüssigkeitstropfen aus einem Gasstrom zu entfernen, wenn diese Tropfen in irgendeiner Weise die Funktion beeinträchtigen, die der Gasstrom durchzuführen hat. Beispielsweise sind die Triebwerke von Hubschraubern, die in Seegebieten eingesetzt werden, der Gefahr ausgesetzt, Seewasserspritzer einzusaugen. Dies ist insbesondere nachteilig bei Hubschraubern, die von Gasturbinentriebwerken angetrieben werden. Abgesehen von Korrosionsproblemen können die Seewasserspritzer, wenn sie eine genügend hohe Konzentration besitzen, verschiedene Salzablagerungen am Kompressor des Triebwerks zur Folge haben. Wenn diese Ablagerungen genügend dick geworden sind, dann wird die Wirksamkeit des Kompressors und demgemäß der Wirkungsgrad des Triebwerks in erheblicher Weise beeinträchtigt. Die Triebwerksleistungsverluste, die hieraus resultieren, können in Extremfällen so groß sein, daß ein hohes Sicherheitsrisiko für den Hubschrauber und seine Mannschaft eintritt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Flüssigkeitsabscheider zu schaffen, der in der Lage ist, wenigstens einen Großteil der Flüssigkeitstropfen aus einem Flüssigkeitstropfen führenden Gasstrom zu entfernen.

Die Erfindung geht aus von einem Flüssigkeitsabscheider zum Trennen von Flüssigkeitstropfen aus einem die Flüssigkeitstropfen führenden Gasstrom, bestehend aus einem Primärkanal mit Kreisquerschnitt, der Schaufeln enthält, die auf den die

Q3QQ24/O746

Flüssigkeitstropfen mitführendem Gasstrom innerhalb des Primärkanals eine Wirbelbewegung um die Achse des Kanals aufprägen, wobei wenigstens eine Oberfläche vorgesehen ist, auf der die Tropfen auftreffen und sich unter Zusammenballung sammeln. Gelöst wird die gestellte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Schaufeln die zusammengelaufenen Tropfen nach den radial äußeren Bereichen des Primärkanals derart abführen, daß der Gasstrom, der aus den radial inneren Bereichen des Primärkanals abgeleitet wird, eine verminderte Flüssigkeitstropfenkonzentration hat, oder überhaupt frei ist von Flüssigkeitstropfen.

Die eine Oberfläche der Schaufeln kann mit mehreren Nuten versehen sein, die die zusammengelaufene Flüssigkeit nach dem radial äußeren Bereich des Primärkanals leiten.

Stattdessen kann wenigstens eine Oberfläche der Schaufeln mit wenigstens einer Rippe versehen sein, die die zusammengelaufene Flüssigkeit nach den radial äußeren Bereichen des Primärkanals überführt.

Die Schaufelanordnung kann mehrere Schaufeln umfassen, die auf einem gemeinsamen Träger montiert sind, der längs der Achse des Primärkanals verläuft, und die Schaufeln erstrecken sich zwischen dem Träger und der Innenwand des Primärkanals.

Vorzugsweise sind stromab der Beschaufelung Mittel vorgesehen, die den Gasstrom der vom radial inneren Bereich des Primärkanals ausgeblasen wird, von dem radial äußeren Gasstrom trennen.

Diese Gasstrom-Trennvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem

030024/0745

Sekundärkanal mit einem kegelstumpfförmigen Endabschnitt, dessen kleinerer Durchmesser innerhalb des Primärkanals benachbart zum stromabwärtigen Ende der Schaufelanordnung liegt.

Die radial äußere Oberfläche des Sekundärkanals und die radial innere Oberfläche des Primärkanals stromab der Beschaufelung kann jeweils mit Mitteln versehen sein, um die zusammengelaufene Flüssigkeit wieder in Tropfenform aufzuspalten.

Die Mittel zur Aufspaltung der Flüssigkeit in Tropfenform können von mehreren Axialnuten gebildet werden.

Der Flüssigkeitsabscheider kann aus einem derartigen Separator oder einer Vielzahl gleicher Separatoren bestehen, die in einem Trägeraufbau gruppenweise angeordnet und mit einem gemeinsamen Ablauf für die aus dem Gasstrom entfernte Flüssigkeit versehen 1st.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Gruppe von Separatoren gemäß der Erfindung, die in einem Trägerrahmen montiert sind;

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines der in Fig. 1 dargestellten Separatoren;

Fig. 3 eine aufgebrochene perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Separators nach Fig. 2.

030024/0745

Gemäß Figur 1 trägt ein Rahmen 10 eine Gruppe gleicher Separatoren 11, von denen einer im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist.

Jeder Separator 11 besteht aus einem im Querschnitt kreisförmigen Primärkanal 12, der einen Schaufelaufbau umschließt. Dieser Schaufelaufbau besteht aus vier Schaufeln 14, die auf einem gemeinsamen Träger 13 montiert sind. Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Schaufeln vorgesehen. Es ist jedoch klar, daß unter gewissen Umständen auch eine andere Anzahl von Schaufeln erforderlich sein kann. Der Träger 13 weist eine allgemein zylindrische Gestalt auf und ist koaxial zur Achse des Primärkanals 12 angeordnet. Die Schaufeln 14 erstrecken sich zwischen den Träger 13 und der Innenwand 12a des Primärkanals 12, derart, daß der Träger 13 in seiner Lage längs der Achse des Primärkanals 12 gehalten wird. Die Schaufeln 14 sind so gestaltet, daß ein den Primärkanal 12 in Richtung des Pfeiles A durchströmender Gasstrom um die Achse des Primärkanals 12 verwirbelt wird.

Jede Schaufel 14 ist auf einer Oberfläche 14a mit benachbart zueinander verlaufenden Nuten 15 versehen, die sich in Achsrichtung erstrecken. Diese Nuten haben am Vorderrand I7 der Schaufel 14 einen gleichen Abstand zueinander, und sie verlaufen nach dem äußeren Bereich der Hinterkante 18 der Schaufel 14 hin. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß Flüssigkeitstropfen, die durch den Gasstrom durch den Primär« kanal 12 mitgeführt werden, durch Zentrifugalkraft durch die Verwirbelungswirkung des Gasstromes in Radialrichtung abgelenkt werden. Einige der Tropfen werden nach dem radial äußeren Ende des Primärkanals 12 abgeführt, während die übrigen auf die Schaufeln 14 auftreffen. Die auftreffenden

030024/0745

Flüssigkeitstropfen fließen auf den Schaufeln 14 ineinander, verschmelzen und werden nach dem radial äußeren Ende des Primärkanals 12 durch die Nuten 15 abgeführt. Infolgedessen besitzt der aus den radial äußeren Bereichen des Kanals 12 ausgeblasene Gasstrom eine hohe Flüssigkeitskonzentration und der andere Gasstrom, der von den radial inneren Bereichen des Kanals ausgeblasen wird, besitzt eine verminderte Flüssigkeitskonzentration, oder ist sogar frei von Flüssigkeitstropfen.

Um diese beiden Gasströme aufzuspalten, ist ein Sekundärkanal 12b stromab des Schaufelaufbaus angeordnet. Das Ende des Sekundärkanals 12b hat eine kegelstumpfförmige Gestalt, wobei der kleinere Durchmesser innerhalb des Primärkanals 12 benachbart und stromab zu dem Schaufelaufbau liegt. Demgemäß wird der Gasstrom, der eine niedrige Flüssigkeitskonzentration hat, oder sogar flüssigkeitsfrei ist, in den Sekundärkanal 12b gelangen, während der Rest mit hohem Feuchtigkeitsgehalt an der Außenseite des Sekundärkanals 12b entlangströmt.

Gemäß Fig. 1 tritt die Gasströmung mit einem verminderten Flüssigkeitstropfengehalt oder ohne Flüssigkeit aus dem Sekundärkanal 12b aus und kann demgemäß den Rahmen 10 verlassen. Die Gasströmung mit hoher Flüssigkeitskonzentration wird jedoch in den Trägerrahmen 10 ausgeblasen, wo die Flüssigkeit gesammelt und über ein Rohr 19 abgezogen werden kann.

Bei dem Separator 11 gemäß Fig. 3 sind die Nuten 15 gemäß Fig. 2 auf der Oberfläche 14a jeder Schaufel 14 durch eine einzige Rippe 20 ersetzt. Demgemäß wird jede Schaufel 14 mit einer einzigen Rippe 20 versehen, die längs der Oberfläche

030024/0745

- ίο - 294773?

Ha von einem radial inneren Bereich des Vorderrandes 17 nach dem radial äußeren Bereich am Hinterrand 18 der Schaufel 14 verläuft. Die Rippen 20 wirken in gleicher Weise wie die Nuten 15 gemäß Fig. 2 und sie richten die ineinander gelaufenen Flüssigkeitstropfen nach den radial äußeren Bereichen des Primärkanals 12.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit schraubenlinienförmig verlaufenden Schaufeln 14 beschrieben, die mit benachbarten Nuten I5 oder mit Rippen 20 auf einer Oberfläche 14a versehen sind. Es ist jedoch klar, daß die Rippen bei entsprechender Schaufelausbildung auch auf beiden Oberflächen der Schaufel angeordnet sein könnten.

Um die Flüssigkeit, die von den radial äußeren Bereichen des Schaufelaufbaus austritt, in Tropfenform aufzubrechen, sind die radial äußere Oberfläche des kegelstumpfförmigen Endabschnitts des Sekundärkanals 12b und die radial innere Oberfläche des Primärkanals 12 stromab des Schaufelaufbaus mit mehreren Axialnuten 21 (Fig. 3) versehen. Durch Aufbrechen der Flüssigkeit in einzelne Tropfen kann eine wirksamere FlUssigkeitsabfuhr erreicht werden. Es ist Jedoch klar, daß auch andere geeignete Formationen benutzt werden könnten, um das gleiche Ergebnis zu erlangen.

Der Trägerrahmen 10 und die zugeordneten Separatoren und Sekundärkanäle 18 können beispielsweise benutzt werden, um Seewasserspitzer von der Luft zu trennen, die nach dem Triebwerkseinlaß eines Hubschraubers gelangt, der über See fliegt. Der Trägerrahmen 10 kann zweckmäßigerweise vor einem Hubschraubertriebwerkseinlaß angeordnet werden, wobei die Sekundärkanäle 18 lagemäßig so angeordnet sind, daß Luft mit einem niedrigen Seewasser-Tröpfchengehalt oder ohne Seewassergehalt in den Triebwerkseinlaß gelangt.

030024/0745

Claims

294773?

Patentansprüche

1. Flüssigkeitsabscheider zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen, die mit einem Gasstrom mitgeführt werden, bestehend aus einem im Querschnitt kreisförmigem Primärkanal, der Schaufeln enthält, die auf die vom Gasstrom durch den Primärkanal mitgeführten Flüssigkeitstropfen einen Wirbel aufprägen, der um die Achse des Kanals herum verläuft, wobei wenigstens eine Oberfläche vorgesehen ist, auf die die Flüssigkeitstropfen auftreffen und zusammenlaufen,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelaufbau die Flüssigkeit nach den radial äußeren Abschnitten des Primärkanals (12) derart leitet, daß der aus den radial inneren Bereichen des Primärkanals (12) ausgeblasene Gasstrom eine verminderte Flüssigkeitstropfenkonzentration hat, oder von Flüssigkeitstropfen im wesentlichen frei ist.

2. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Oberfläche (14a) der Schaufeln (14) mit einer Vielzahl von Nuten (I5) versehen ist, die die zusammengelaufenen Flüssigkeitstropfen nach den radial äußeren Bereichen des Primärkanals (12) leiten.

03002A/O7A5

ORIGINAL INSPECTED

J₄

Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Oberfläche (14a) der Schaufeln (14) mit wenigstens einer Rippe (20) versehen ist, die die zusammengelaufene Flüssigkeit nach den radial äußeren Bereichen des Pritnärkanals (12) abführt.

Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1 bis 3# dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12b) stromab der Beschaufelung vorgesehen sind, die den aus den radial inneren Bereichen des Primärkanals (12) abströmenden Gasstrom von den radial äußeren Bereichen des Gasstroms im Primärkanal (12) trennt.

Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennze lehnet, daß der Gasstromaufteiler (12b) aus einem Sekundärkanal besteht, der einen Endabschnitt kegelstumpfförmiger Gestalt aufweist, dessen kleinerer Durchmesser innerhalb des Primärkanals (12) benachbart zum stromabwärt igen Ende der Schaufeln (14) liegt.

Flüssigkeitsabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Oberfläche des Sekundärkanals (12b) und die radial innere Oberfläche des Primärkanals (12) stromab der Schaufeln (14) mit Mitteln (21) versehen ist, die die zusammengelaufene Flüssigkeit in Tropfenform aufbricht.

03002A/0745

- -+ - s £947737

7. Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennze ichnet, dai3 die Mittel (21) zum Aufbrechen der zusammengelaufenen Flüssigkeit in Tropfenform aus mehreren Axialnuten (21) besteht.

8. Flüssigkeitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einander gleiche Separatoren gruppenweise in einem Träger (10) angeordnet sind, der mit einem gemeinsamen Ablauf (19) für die vom Gasstrom getrennte Flüssigkeit ausgestattet ist.

G30Q24/0745