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Vorrichtung zum Entemulgieren von flüssigen Kohlenwasserstoffen und
zum Entfernen des hierbei erhaltenen Wassers und von Feststoffen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Entemulgieren von flüssigen Kohlenwasserstoffen und
zum Entfernen des hierbei erhaltenen Wassers und von Feststoffen.
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Bisher haben Zweistufenfilterzusammenstellungen im allgemeinen zwei
getrennte Filterelemente zum Ausscheiden von unerwünschtem emulgierten Wasser und
festen Verunreinigungen aus flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen, wie Benzin.
In solchen Zusammenstellungen fließt der Brennstoff normalerweise durch ein erstes
Filterelement, das als Entemulgierelement bezeichnet wird. Wenn der Brennstoff durch
dieses Element fließt, wird das emulgierte Wasser in dem Brennstoff koalesziert.
Dadurch bilden sich kleine Tröpfchen von freiem Wasser, die in dem Brennstoff verteilt
sind. Das zweite Filterelement verhindert, daß diese Tröpfchen mit dem Brennstoff
durch den Filter hindurchgelangen, und entfernt auch alle festen Verunreinigungen,
die durch das erste Element gelangt sind.
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Die Zweistufenfilterzusammenstellung mit getrennten Filterelementen
sind im allgemeinen sperrig und erfordern die Vorratshaltung zweier getrennter Elemente.
Darüber hinaus ist die Wartbarkeit der Einheiten verhältnismäßig schlecht gewesen.
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Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein einzelnes einheitliches
Zweistufenfilterelement zu schaffen, das sowohl das unerwünschte Wasser als auch
feste Verunreinigungen aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff entfernt.
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Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist auf die Schaffung einer kompakten
Zweistufenfiltereinrichtung gerichtet. Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung
einer Zweistufenfilterung, die leichter zu warten ist und darüber hinaus in wirtschaftlicher
Weise hergestellt werden kann. Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines
Zweistufenfilter-Entemulgierelements mit höherer Wirksamkeit.
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Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung und den Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt
des Zweistufenfiltereinsatzes mit einem einzelnen koaleszierenden und filternden
Kombinationselement, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig.
3 einen Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform eines einzelnen koaleszierenden
und filternden Kombinationselements.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen
10 einen Behälter mit einer zylindrischen Wand 12, einer Deckplatte
14 und einer Sumpfplatte 16. An der Deckplatte 14 sind durch
geeignete Mittel eine Einlaßleitung 18 und eine Auslaßleitung 20 befestigt,
die in Öffnungen 22 und 24 in der Deckplatte münden. Mit der Sumpfplatte
16
ist in geeigneter Weise ein automatisches Wasserabzugskontrollventil (nicht
gezeigt) verbunden, daß die Ableitung des Wassers ermöglicht, welches sich am Boden
des Behälters sammelt.
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In dem Behälter 10 befindet sich ein vertikaler, als eine Einheit
ausgeführter Zweistufenfilter 26, der ein Entemulgierelement 28 und ein Filterelement
30 umfaßt. Das Entemulgierelement 28 hat einen Kern 32,
um welchen
eine Fiberglasschalung 34 gewickelt ist. Der Kern besteht aus einem hohlen
Zylinder, der aus Streckmetall, aus einem starren Drahtsieb oder perforiertem Metall
hergestellt sein kann. Die Schalung kann aus Nylon oder einem ähnlichen Werkstoff
hergestellt werden, der eine starke Affinität für die Flüssigkeit hat, die koalesziert
werden soll. Um die äußere Lage der Fiberglasschalung 34 ist ein Zwiebelhaut-(onion)-gewebebeutel36
gewickelt, der daran befestigt ist, um einen selbsttragenden Zylinder zu bilden.
Ein gefalteter Filterteil 38, der aus einem harzimprägnierten Fiberwerkstoff
hergestellt ist, umgibt die Fiberglasschalung 34 und hat Fiberglasbänder
(nicht
dargestellt), die um den äußeren gefalteten Teil zur Erhöhung der Steifigkeit, und
um die Falten in einem richtigen Abstand zueinander zu halten, befestigt sind. Dichte
Endkappen 40 und 42, die aus Kork oder einem anderen fibrösen Material hergestellt
sind, sind an die Enden des Entemulgierelementes geklebt, um die Enden dieses Elementes
abzudichten. Die Endkappe 40 hat einen radial verlaufenden Flansch
44. Der Zweck dieses Flansches wird im folgenden erläutert. Eine Schraubenspule
46 sorgt für die innere Abstützung des Kernes.
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Das Filterelement 30, das innerhalb des Kernes 32 des Entemulgierelementes
angeordnet ist, enthält einen perforierten Kern 48, einen harzimprägnierten
gefalteten Papierteil 50, der verhindert, daß das koaleszierte Wasser hindurchtritt,
um den gefalteten Teil befestigte Fiberglasbänder (nicht gezeigt) und Endklappen
52 und 54, an welchen die Enden des gefalteten Teiles befestigt sind. An die Endkappe
52 ist eine mit einem Flansch versehene, fibröse Endkappe 56 befestigt. Diese fibröse
Endkappe 56 ist wiederum an dem Flansch 44 der Endkappe 40 befestigt. Als Ergebnis
dieser gegenseitigen Befestigung der Endkappen wird ein einheitlicher Zweistufenfilter
geschaffen.
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Unter Bezugnahme mehr im einzelnen auf den Behälter 10 bezeichnen
die Bezugszeichen 58 und 60
Flansche, die an die zylindrische Wand
5 geschweißt sind. Die Deckplatte 14 und die Sumpfplatte 16 sind an den Flanschen
58 bzw. 60 durch Bolzen 62 und 64 befestigt, von denen in jedem Falle nur einer
gezeigt ist. Zwischen diesen Teilen sind geeignete Dichtungsmittel vorgesehen. In
dem Behälter ist eine feststehende Montageplatte 66 mit einer Öffnung
68 angeordnet. Diese Platte ist an die zylindrische Wand 12 geschweißt.
In dem oberen Teil des Behälters befindet sich eine Führungszusammenstellung 70,
die eine Druckplatte 72, ein zylindrisches Rohr 74, das an der Druckplatte befestigt
ist und sich durch eine öffnung 24 in der Deckplatte 14 erstreckt,
und eine Feder 76 umfaßt, die zwischen der Deckplatte und der Druckplatte angeordnet
ist. Eine zweite Feder 78,
die mit ihrem oberen Ende durch einen Stift
80 und an ihrem unteren Ende durch einen Halter 82 an einem sich in radialer
Richtung erstreckenden Flansch 84 befestigt ist, drückt den Rand des Flansches
gegen die Plastisol-Endkappe 54. Hierdurch wird eine Abdichtung an dem Berührungspunkt
geschaffen. Die Feder 76 drückt die die Druckplatte 72 gegen die obere Endkappe
50 der Einheit, wodurch die Einheit zwischen der festliegenden Montageplatte 66
und der Druckplatte 72 gehalten wird. Zwischen der unteren Endkappe 42 und
der festliegenden Platte 66 ist eine Abdichtung durch eine Dichtungsscheibe
86 vorgesehen. Abdichtungen sind an der oberen Endkappe 40 durch zwei
zugeschärfte Umfangsflansche 88 vorgesehen, die an der Druckplatte 72 ausgebildet
sind und in die Endkappe eingebettet werden.
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Mittels des hier beschriebenen Aufbaues und der Dichtungsmittel sind
drei getrennte abgedichtete Kammern begrenzt, die durch die Bezugszeichen
90,
92 und 94 bezeichnet werden. Es wird darauf hingewiesen, daß der
Eintritt aus einer Kammer in die andere nur durch das Entemulgierelement 28 und
das Filterelement 30 möglich ist.
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Die Arbeitsweise ist wie folgt. Der verunreinigte Brennstoff tritt
durch eine Einlaßleitung 18 in die Kammer 90 ein und sammelt sich um das Entemulgierelement
28. Infolge des Druckabfalles an der Einheit wird dieser Brennstoff durch den gefalteten
Filterteil 38 gedrückt und gibt jegliche Partikeln fester Art ab, die an der Außenseite
desselben vorhanden sein können. Wenn der Brennstoff durch die Fiberstoffschalung
34 gelangt, werden winzige Wassertröpfchen, die in dem Brennstoff verteilt sind,
zu größeren Tropfen verschmolzen, die die Neigung haben, sich nach Eintritt in die
Kammer 92 auf dem Boden des Behälters abzusetzen, da Wasser schwerer als Brennstoff
ist. Infolge der Geschwindigkeit der Brennstoffströmung durch die Einheit kann etwas
Wasser, obgleich es zu großen Tropfen koalesziert ist, mit dem Brennstoff zu dem
zweiten Filterelement 30 mitgetragen werden. Diese Wassertropfen können nicht durch
dieses Filter hindurchtreten und werden daher an der Außenseite der Falten gesammelt
und sinken darauf zu dem Boden des Behälters. Der Brennstoff wird weiter durch Durchtritt
durch den gefalteten Papierteil 50 in die Kamer 94 gereinigt werden, aus welcher
er durch das zylindrische Rohr 74 und dann durch die Auslaßleitung
20 aus dem Behälter fließt.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines als eine Einheit ausgebildeten
Zweistufenfilters, der ein Scheiben - Typen - Randfilterelement 96 (Spaltebene-Kristallfilter)
für die zweite Stufe enthält. Die Einheit wird in der gleichen Weise, wie in Fig.
1 gezeigt, in den Tank eingesetzt. Andere Arten von Endfilterelementen, wie Elemente
aus gesinterten Metallen, können auch in Einheiten der beschriebenen Type benutzt
werden.
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Der Aufbau des als einzelne Einheit ausgebildeten erläuterten Zweistufenfilters
ist derart, daß es wirtschaftlich in einem verhältnismäßig gedrängten Aufbau hergestellt
werden kann. Darüber hinaus gestattet die einzelne Einheit eine leichtere Wartung
der Anordnung. In einem Zweistufenfilter ist die zweite Stufe kritischer oder wichtiger.
Es darf nicht ermöglicht werden, daß etwas enthaltenes Wasser oder Verunreinigung
hindurchtritt. Dadurch, daß die zweite Stufe innerhalb der ersten Stufe liegt, ist
dem Endfilterelement ein Ausmaß an Schutz durch das äußere Element gegeben, der
bei anderen Zweistufenvorrichtungen nicht vorhanden ist. Höhere Filterwirksamkeit
wird auch durch Anordnung der Einheit in dem Behälter wie dargestellt infolge der
beträchtlich geringeren Wirbelbildung um die Zweistufeneinheit geschaffen.
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Die verschiedenen praktischen Vorteile, die sich aus dieser Erfindung
ergeben, sind aus der obigen Beschreibung ersichtlich. Weitere Vorteile sind Fachleuten
ohne weiteres erkennbar.