DE2262142A1

DE2262142A1 - Wasserausscheidevorrichtung

Info

Publication number: DE2262142A1
Application number: DE2262142A
Authority: DE
Inventors: David Howard Hodgkins
Original assignee: Stanadyne LLC
Current assignee: Stanadyne LLC
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1973-07-05
Also published as: SE399436B; AU464988B2; US3785970A; IT972902B; JPS4877450A; DE2262142C2; GB1396435A; BR7209127D0; FR2165913A1; FR2165913B1; ES410012A1; CA988437A; AU4911272A; JPS5540284B2

Description

STANADYNE Inc. Deisenhofen, den 17.12.1972

Windsor, Conn. ρ lifl/72 Pu/Se

Vereinigte Staaten von Amerika

Wasserausscheidevorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des. Verfahrens zum Ausscheiden unvermischter Flüssigkreitsteilchen aus einer Suspension, beispielsweise suspendierte Wasserteilchen aus einem flüssigen Rohöl-Kraftstoff, bestehend aus einer Auffüllkammer mit einer Einlaß- und einer Auslaßleitung und einer Einlaß- und Auslaßleitung voneinander trennenden Filterschicht·

Rohöl-Kraftstoff enthält bekanntlich freies Wasser in TrÖpfchen- oder Teilchenform als Emulsion oder in Lösung· Ein Ausscheiden von gelöstem Wasser aus Kraftstoff ist nicht notwendig, da alle Kraftstoffe gelöstes Wasser enthalten, dessen Menge im wesentlichen von der Umgebungstemperatur und der Luftfeuchtigkeit abhängig ist. Dieses Wasser ist im Kraftstoff gleichmäßig verteilt und löst keine Störungen aus» Durch Temperaturänderungen wird jedoch das Vermögen von Kraftstoffen, Wasser in Lösung zu halten, beeinträchtigt, so daß sich in diesem Fall in Kraftstofftanks ungelöstes Wasser ansammelt

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und niederschlägt» Der AusfallVorgang des Wassers aus der Lösung geschieht durch das Zusammenfließen von fein verteilten, sich beim übergang des Wassers aus dem gelösten in den ungelösten Zustand bildende Wasserteilchen zu größeren Teilchen, die sich schließlich infolge ihrer gegenüber dem Kraftstoff höheren Dichte absetzen.

Diese nicht gelösten, im Kraftstoff enthaltenen Wasserteilchen müssen ausgeschieden werden, ehe der Kraftstoff durch eine für feste Verunreinigungen vorgesehene Filtereinrichtung fließt. Gelangt auf die wirksame Fläche eines Filters Wasser oder werden die Poren der Filterfläche auch nur teilweise mit Wasser gefüllt, verringert sich die Filterleistung und der Druckabfall am Filter erhöht sich, Darüberhinaus verhindert ein Ausscheiden des Wassers aus dem Kraftstoffsystem auch ein Einfrieren von Filter- und Kraftstoffleitungen.

Eine Wasserausscheidevorrichtung für das Kraftstoffsystem eines Dieselmotors muß darüberhinaus für Feststoffteilchen durchlässig sein, die größer sind als die abzusondernden Wasserteilchen, Bei niedrigen Temperaturen, wenn die suspendierten Wassertröpfchen vom Kraftstoff durch Gefrieren ausgeschieden werden, koagulieren die sich in Dieselkraftstoff bildenden Paraffinpartikel zu Paraffinpartikeln bis zu 1,5 mm. Eine Wasserausscheidevorrichtung muß diese Teilchen hindurchlassen, damit sie nicht selbst verstopft wird, und um einen Ausfall des Motors zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine konstruktiv einfache und mit geringem Aufwand herstellbare Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die temperaturunabhängig aus einem flüssigen Medium, insbesondere aus einem Rohöl-Kraftstoff, suspendierte

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Wasserteilchen oder In einer Suspension enthaltene nicht mischbare flüssige Verunreinigungen ausscheidet und gleichizei* tig in dem Medium enthaltene gegenüber den Wässertellchen größere Peststoffteilchen durchströmen läßt* und die. auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten eine gleichbleibend hohe Leistung aufweist«

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst* daß die Suspension durch eine poröse Filtersehicht geleitet wird* daß die festen Verunreinigungen die Porenweite soweit verändern* daß sie durch die Filterschicht hindurchtreten können* daß eitle Druckdifferenz zwischen Zufluß·* und Abflußseite der Filter*» schicht erzeugt wird* deren Größe unterhalb des für die Verformung der flüssigen Verunreinigungen notwendigen Druckes bleibt, so daß flüssige Verunreinigungen abgeschieden* die Suspensionsteilchen dagegen durch die Filterschicht gedrückt werden«

Eine Vorrichtung zur Durchführung .des Verfahrens gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet* daß die Filterschieht aus einem die Durchflußgeschwindigkeit des flüssigen Mediums im wesentlichen gleichmäßig verringernden porösen* textlien Stoff besteht* dessen Porenweite derart variabel ist* daß Feststoffteilchen* die die Größe der Poren der Filterschiaht im unbeaufschlagten Zustand übersteigen, durehlassbär sind*

Durch die Filterschicht worden also die im Kraftstoff enthaltenen Wasserpartikel ausgeschieden* ohne daß der· Durchfluß des Kraftstoffes beeinträchtigt wird« Da ein Motor atiöh bei kaltem Wetter betrieben werden muß, beispielsweise bei Minusgraden um * 20^ό C# *- wo die Paraffinbeständteil© von Rohöl-Kraftstoffen leicht au großen* kristaliförmlgen Gebilden koagulieren* müssen aueh solche Gebilde die Filterschicht passieren können* sie also aueh bei niedrigen Temperaturen nicht verstopft*

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Die Pilterschicht besteht zweckmäßig aus einem länglichen, im wesentlichen zylinderförmigen Beutel, dessen eines Ende geschlossen ist, während sein offenes Ende die Einlaßöffnung der Vorrichtung umschließt, wobei das Verhältnis der porösen Mantelfläche des Beutels zum Querschnitt seiner Einlaßöffnung etwa 2oo : 1 beträgt« Der Beutel besteht vorzugsweise aus einer von den auszuscheidenden Tröpfchen nicht benetzbaren Paser als Peinrippware mit kleinen, aber maximal !.dehnbaren Poren,

Das den Beutel durchströmende flüssige Medium bewirkt, daß dieser nicht in sich zusammenfallen kann, wobei über die gesamte poröse Fläche des Beutels ein gleichmäßiger, geringer Druckabfall herrscht. Die Porenweite des Beutels vergrößert sich, bis zwischen der Zufluß- und Abflußseite des Filters ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, in dem, bedingt durch die Porenweite, der für die Filterung bei einer festgelegten Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Mediums erforderliche Druckabfall an der Filterschicht eintritt· Durch die Aufweitbarkeit der Poren ist ferner die Möglichkeit gegeben, daß in dem flüssigen Medium als Teilchen suspendierte Stoffe hindurchgelangen können, so daß die Wasserausscheidevorrichtung beispielsweise nicht durch große Parafflnteilchen, die sich bei niedrigen Temperaturen in Kraftstoff bilden, verstopft wird.

Eine bei einem Dieselkraftstoff-Zuführungssystem einzusetzende Einrichtung, die aus einer Wasserausscheidevorrichtung und einem Feststoffliter besteht, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Wasserausscheidevorrichtung und Feststoffllter auf einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sind, und daß der Feststoffilter mit der auf seiner Zuflußseite angeordneten Wasserausscheidevorrichtung in Reihe geschaltet 1st, und daß auf der Abflußseite der Wasserausscheidevorrichtung und auf der Zuflußseite des Feststoffilters eine Pumpe für den die

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Einrichtung durchfließenden Diesel-Kraftstoff vorgesehen ist, und daß Wasserausscheidevorrichtung und Peststoffilter unabhängig voneinander von ihrem gemeinsamen Rahmen abnehmbar sind, und daß die der Grundfläche jeweils zugewandten . Wandungen identisch angeordnete Durchlässe zur Verbindung mit Leitungen im Rahmen aufweisen, und daß die Wasserausscheidevorrichtung einen die Zuordnung auf dem Rahmen fixierenden Ansatz aufweist. Die Einlaß- und Auslaßleitungen sind hierbei im .oberen Bereich der Wasserausscheidevorrichtung vorgesehen, während die im Rahmen vorgesehenen Durchlässe zur Aufnahme des Feststoff-Filters seitenverkehrt zu denen vorgesehen sind, die die Wasserausscheidevorrichtung aufnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen?

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Einrichtung, die eine Wasserausscheidevorrichtung gemäß der Erfindung und ein zusätzliches Filter aufweist;

Fig. 2 eine Hauptansicht der Einrichtung nach Fig. 1, zum Teil schematisch, aus der der Strömungsverlauf des Kraftstoffes durch die Einrichtung hervorgeht;

Fig. J5 eine Explosivdarstellung der Wasserausscheidevorrichtung nach Fig* I;

Fig. 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 aus Fig. 3; und

Fig. 5 ein Leistungsdiagramm der WasserausScheidevorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung für die Kraftstoff zufuhr für Dieselmotoren dargestellt, die eine Wasserausscheidevorrichtung Io und einen Feststoff-Filter 12 enthält, die auf einem gemeinsamen Rahmen 14 angeordnet sind« Der Rahmen l4 weist eine Einlaßöffnung 2o auf, die mit einem nicht, dargestellten Tank für flüssigen Rohöl-Kraftstoff verbunden ist, sowie eine Austrittsöffnung 22, durch die der gefilterte

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Kraftstoff zu einer ebenfalls nicht dargestellten Einspritzeinrichtung eines Motors fließt.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Wasserausscheidevorrichtung Io und der Peststoff-Filter 12 derart hintereinandergeschaltet, dal ein Auslaß 24 der Wasserausscheidevorrichtung mit einem Einlaß 26 des Feststoff-Filters 12 verbunden ist. Im Rahmen 14 sind zwei Abflußöffnungen 28,30 vorgesehen, aus denen Wasser und andere Verunreinigungen, die sich am Böden der Waseerausscheidevorrichtung Io bzw. des Feststoff-Filters 12 gesammelt haben, abfließen können»

Durch den Feststoff-Filter 12, der der in der US PS 3_: 591 oo4 beschriebenen Einrichtung entspricht, wird vermieden, daß feste Verunreinigungen in das Kraftstoffsystem gelangen, wodurch die Funktion des Motors in hohem Maß beeinträchtigt würde. Der Feststoff-Filter 12 weist drei jeweils an den Ecken eines Dreiecks liegende, eine Bohrung aufweisende Buchsen auf, die über einen Federbügel 18 dichtend gegen die öffnungen 22,26,3© ifn Rahmen 14 gehalten werden.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, hat die Wasserausscheidevorrichtung Io die gleiche Konfiguration wie der Feststoff-Filtier 12 und⁺an dem Rahmen 14 mit Hilfe von ebenfalls an den Ecken eines Dreiecks liegenden, jeweils eine Bohrung aufweisenden Buchsen 21,25,29 befestigt und wird gegen die jeweils zugeordneten Bohrungen 2o,24,28 des Rahmens gedrückt. Beide Vorrichtungen weisen also identische Gehäuseteile auf. Da Jedoch die Wasserausscheidevorrichtung Io feste Verunreinigungen im Kraftstoff nicht sicher beseitigen kann, darf sie in keinem Fall irrtümlich an die Stelle des Feststoff-J?ilters 12 treten. Um einem solchen Irrtum vorzubeugen, ist gemäß Fig. 2,3 und 4 ein kalofctenförmiger Ansatz 31 vorgesehen, der über eine Abdeckplatte 42 der Wasserausscheidevorrichtung Io vorsteht. Um eine Ver-

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formung des Ansatzes 31 zu vermeiden, ist dieser durch eine Klebstoffüllung 4o' verstärkt. Der Rahmen 14 weist eine Ausnehmung 33 zur Aufnahme des Ansatzes 31 auf» Da eine solche Ausnehmung an dem für die Montage des Peststoff-Filters vorgesehenen Teil des Rahmens 14 fehlt* kann eine hier irrtümlich an die Stelle des Feststoff-Filters aufgesetzte Wasserausscheidevorrichtung nicht in die Bohrungen 26,3o eingreifen, und es kann infolgedessen aus dem Auslaß 22 kein Kraftstoff austreten.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die an den Ecken eines Dreiecks angeordneten Buchsen"2o,24,28 des Rahmens 14 seitenverkehrt zu den Buchsen 22,26,2o vorgesehen sind. Auf diese Weise befinden sich Einlaß und Auslaß der Wasserausscheidevorrichtung Io im Bereich des oberen Endes des Rahmens 14, und es wird vermieden, daß sie durch Gefrieren von ausgeschiedenem Wasser verstopfen, während Einlaß- und Abflußöffnungen des Feststoff-Filters 12 beide im Bereich des Bodens des Rahmens angeordnet sind, um eine möglichst geringe Verschmutzung der wirksamen Fläche des Feststoff-Filters durch über den Einlaß 26 eintretendes Wasser bzw», eintretende feste Verunreinigungen zu gewährleisten.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, weist die Filterschicht die Form eines Beutels 34 auf, dessen offenes Ende den Einlaß 21 der Wasserausscheidevorrichtung Io umschließt. Das offene Ende 35 des Beutels ist gegenüber dem Einlaß 21 in geeigneter Weise abgedichtet, beispielsweise durch eine Klebstoffschicht 4o auf der Abdeckplatte 42. Diese Klebstoffschicht dichtet gleichzeitig die Abdeckplatte gegenüber dem offenen Ende eines im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen, napfförmigen Gehäuses 44 ab, so daß eine Auffangkammer gebildet wird, durch die die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes sehr verringert wird.

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Dies wird durch eine innerhalb der Auffangkammer 44 angeordnete, im Querschnitt rechteckige, napfförmige frallflache unterstützt.

Der Beutel J4 besteht aus einem porösen, gewebten Textilmaterial, dessen Forenweite im unbeaufschlagten Zustand sehr klein ist, die sich jedoch beim Durchtritt von Kraft** stoff vergrößert, so daß im Kraftstoff enthaltene Paraffinteilchen durchtreten können· Das geschlossene Ende dee Beutels trägt das Bezugszeichen 38. Da die Flüssigkeit den Beutel von Zufluß 21 ais In Richtung auf sein geschlossenes Ende hin durchströmt, kann der Beutel trotz seiner Dehnbarkeit und fehlender Versteifungen nicht zusammenfallen« so daß für den Durchfluß des Kraftstoffes stets die gesamte poröse Filterfläche des Beutels zur Verfügung steht· Hinzukommt, daß das Verhältnis der porösen Filterfläc&e des Beutele zur Größe seines Einlasses mindestens etwa 50 t Xg vorzugsweise aber mehr als 2oo t 1 ist, so daß die zwischen Einlaß·« und Auslaßseite befindliche Filterfläche des Beutele dem Flüssigkeitsstrom einen geringen Widerstand entgegensetzt und den Kraftstoff durch die Poren tropfenweise itifingen läßt· Infolge dieses Widerstandes verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit und ein Druckunterschied zwischen Zufluß- und Abflußseite wird wirksam, so daß durch Schwerkraft ein Teil der Wasserteilchen und feste Verunreinigungen beliebiger Größe ausgeschieden werden· Die beschriebene Anordnung in Verbindung mit der Elastizität des Beutels führt automatisch dazu, daß die Poren des Beutels im sich einstellenden Gleichgewichtszustand eine minimale Weite erreichen, die ein Durchfluß des Kraftstoffs mit der gewünschten Strömungsgeschwindigkeit zuläßt. Die Elastizität des Beutels erlaubt auch ein ausreichendes Aufwelten der Poren zum Durchtritt von großen Paraffinpartikeln beim Betrieb bei niedrigen Temperaturen·

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Eine Filterschicht mit im Ruhezustand kleiner oder verhältnismäßig kleiner Porenweite, die sich beim Durchtritt von Paraffinteilchen leicht vergrößert, wird erhalten, wenn der Beutel 3>4 aus einem Feinripp-Gewirk oder -Gestrick besteht, bei dessen Herstellung 132-Nadeln und zweiendige, aus 34 Einzelfäden bestehende Fäden der Stärke 7o Denier verwendet werden. Diese Struktur eignet sich besonders gut zum Ausscheiden von suspendierten Wasserteilchen aus Diesel-Kraftstoff,

Zwecks höherer Leistung der Wasserausscheidevorrichtung liegt, wie Fig. 2 zeigt, eine Pumpe 32 auf der Abflußseite der Vorrichtung, wodurch die Wasserteilchen vor ihrem Einfließen in die Wasserausscheidevorrichtung Io nicht zerstört oder emulgiert werden., Gegenüber dem Feststoff-Filter 12 ist die Pumpe 32 dagegen auf dessen Zuflußseite angeordnet, so daß die Paraffinpartikel im Kraftstoff aufgebrochen und emulgiert werden und infolgedessen bei niedrigen Temperaturen den Feststoff-Filter 12 besser passieren können.

Für Leistungsversuche für das Ausscheiden von Wasser aus Diesel-Kraftstoff bestand der als Filterschicht wirkende Beutel aus Polyamidfasern»

Die in FIg, 3 dargestellten Gehäuse der für die Versuche benutzten Wasserausscheidevorrichtungen hatten eine Tiefe von etwa 7,62 om, eine mittlere Breite von etwa Y,62 cm^ eine mittlere Länge von etwa 11,©7 cm| der Durchmesser der Einlaßöffnung betrug etwa ο,β cm, das Fassungsvermögen ca. 5oo cc·

Der Beutel 34 bestand, wie bereits beschrieben, aus einem Rippen aufweisenden, sehlauehförmigen Gestrick aus Polyamidfasern, dessen eines Ende geschlossen war» Im Ruhezustand wies der Beutel eine Breite von etwa 5,1 cm auf und seine

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wirksame Länge nach Montage in der Wasserausscheidevorrichtung betrug etwa 12,7 cm.

Die Versuche ergaben, daß die Leistung einer solchen Wasserausscheidevorrichtung bei üblichen Strömungsgeschwindigkeiten überraschend hoch war. Nach Kurve A in Fig. 5 beträgt die Wasserausscheideleistung, mit Hilfe von Zentrifugalkraft gemessen, nahezu loo % (d.h. kein Restwasser) bei Strömungsgeschwindigkeiten von über 75*6 l/h bei einem Wassergehalt von ca, \% im einfließenden Kraftstoff. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 113j4 l/h verringerte sich die Leistung auf 97,5 %.

Kurve B in Pig, 5 gibt die Leistung einer handelsüblichen Wasserausscheidevorrichtung etwa gleicher Dimensionen an· Gegenüber der beschriebenen Wasserausscheidevorrichtung verbleiben bei dieser Vorrichtung bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 85,14 l/h 25% des Wassers im Kraftstoff. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von Ilj5#4 l/h. verbleiben bei der bekannten Vorrichtung 4o % des Wassers im Kraftstoff gegenüber nur 2,5 % bei der beschriebenen Vorrichtung.

Das günstige Ergebnis der erfindungsgemäßen Wasserausscheidevorrichtung ist darauf zurückzuführen, daß die Filterschicht, also der Beutel 34, die unterschiedlich starken Oberflächenspannungen der auszuscheidenden suspendierten Flüssigkeitsteilchen gegenüber der Trägerflüssigkeit ausnutzt.

Durch die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit wird bekanntlich deren freie Oberfläche möglichst klein gehalten. Auf alle sich unterhalb des Oberflächenfilms befindlichem Moleküle wird von allen Seiten ein gleichmäßiger Druck ausgeübt, und sie befinden sich in bezug auf ihre Kollision Im Gleichgewicht, Dieses Gleichgewicht fehlt den Molekülen an der Oberfläche, wodurch eine senkrecht zur Oberfläche wirkende Kraft entsteht, durch die die freie Oberfläche

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verkleinert wird,

Ist,die an einer Pore des Beutels ankommende Flüssigkeitsmenge größer als die Menge, die die Pore ohne Oberflächen änderung passieren kann, so muß zur Oberflächenänderung eine Kraft aufgebracht werden, die größer ist als die Oberflächenspannung, damit die Flüssigkeit die Pore durchdringen kann· Die aufzubringende Kraft ist gleich der Arbeit, die verrichtet werden muß, um zusätzliche Moleküle an die Oberfläche zu

bringen, wo sie in bezug auf ihre Kohäsion nicht mehr im Gleichgewicht sind· Ein Flüssigkeitstropfen größerer Dimension .als die Porenweite des Beutels muß also verformt werden, ehe er hindurchgelangen kann," Ist der Druckabfall an der Pore kleiner als der der zur Änderung des Tropfens im gewünschten Maße erforderlich ist, kann der Tropfen nicht durch die Pore hindurchtreten.

Da die Oberfläehenspannung von Wasser größer ist als die eines Rohöl-Kraftstoffes, ist der kritische Druckabfall für den Durchtritt des flüssigen Kraftstoffes durch eine poröse Wandung, deren Poren kleiner sind als die Wassertropfen, geringer als für Wasser. Ist also ein auszuscheidender Massertropfen größer als die Pore und wird die Größe dös Druckabfalls in der Wandung so gehalten, daß der flüssige Kraftstoff hindurch!¹ ließen kann, jedoch unterhalb des kritischen Druckabfalls zur Änderung des Wassertropfens, dann wird der Wassertropfen ausgeschieden, ■

Es hat sich gezeigt, daß das stehende Wasser innerhalb des Beutels ein höheres Niveau hat als der Wasserspiegel außen. Dies erhärtet die zuvor dargelegte Theorie, da, indem das Wasser unterhalb des Spiegels des außenliegenden Wassers durch den Beutel hindurchtritt, die durch die unterschiedlich hohen Wasserstände erzeugte zusätzliche Druckspitze und die Dichte des Wassers die zusätzliche Kraft aufbringen, die für das Du-rchfließen der Filterschicht erforderlich ist.

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Es hat sich gezeigt, daß kleine Tröpfchen an bestimmten Stellen an der Abflußseite des Beutels entstehen. Der Grund hierfür sind anscheinend geringfügige Abweichungen in der Größe der Poren des Beutels aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten, so daß der kritische Druckabfall für die Änderung der Form der Wassertröpfchen zum Durchtritt durch größere Poren des Beutels geringer ist als der für die übrigen Poren des Beutels. Da jedoch die Durchflußgeschwindigkeit durch die Filterschicht aufgrund des Verhältnisses von poröser Fläche zur Einlaßöffnung sehr gering 1st, werden die hindurchgelangenden Wasserteilchen weder zerstört noch emulgiert. Vielmehr bilden sie sich an der unteren Seite der Auffangvorrichtung neu, weil sie infolge des Widerstandes beim Durchtritt durch die Poren gegenüber ihrem Trägermedium Rohöl an Geschwindigkeit verloren haben, und weil sie außerdem eine größere Dichte haben als öl, und setzen sich entlang einer vorbestimmten Bahn am Boden der WasserausScheidevorrichtung ab.

Außer für das Ausscheiden von suspendierten Wassertellchen aus einer Rohöl-Flüssigkeit, beispielsweise Dieselöl, kann die Vorrichtung auch zum Ausscheiden von flüssigen Verunreinigungen aus anderen Suspensionen verwendet werden.

Durch die Anordnung einer porösen Auffangvorrichtung mit ausweitbaren Poren kann die AusscheidungsieIstung auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten im wesentlichen aufrechterhalten werden, denn die Porengröße ist automatisch derart veränderbar, daß ein verhältnismäßig konstanter Druckabfall über die Gesamtfläche der Filterschicht auch bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten entsteht.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Patentanspruches 3 0 9 8 2 7/0791

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Claims

STANADYNE, Iiio. Deisenhofen, den 17.12.1972

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Patentansprüche

1. Verfahren zum Ausscheiden veh nicht mischbaren flüssigen Verunreinigungen aus einer Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension durch eine poröse Filterschicht (34) geleitet wird, daß die festen Verunreinigungen die Porenweite soweit verändern, daß sie durch die Filterschicht hindurchtreten können, daß eine Druckdifferenz zwischen Zufluß- und Abflußseite der Filterschicht (3²O erzeugt wird, deren Größe unterhalb des für die Verformung der flüssigen Verunreinigungen notwendigen Druckes bleibt, so daß flüssige Vereunreinigungen abgeschieden, die Suspensionsteilchen dagegen durch die Filterschicht gedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeichn e t , daß die Filterschicht (34) von den flüssigen Verunreinigungen nicht benetzt wird.

3. Verfahren nach.Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ί c h η e t, daß die Dichte der flüssigen Verunreinigungen größer ist als die der Trägerflüssigkeit der Lösung, und daß die Verunreinigungen abgelassen werden.

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4. Verfahren zum Ausscheiden von nicht mischbaren Flüssigkeiten aus einer Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension einer Filterschicht (34) zugeleitet wird, deren Porenweite kleiner ist als die Größe der auszuscheidenden, nicht mischbaren Partikel, daß beim Durchtritt durch die Filterschicht auf die nicht mischbaren Partikel eine deren Oberfläche vergrößernde Kraft ausgeübt wird, die kleiner ist als die für die Verformung der Partikel bis zu ihrem Durchtritt durch die Poren notwendigen Kraft, und daß die nicht mischbaren Partikel abgeschieden werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Ausscheiden unvermischter Flüssigkeitsteilchen aus einer Suspension, vorzugsweise suspendierter Wasserteilchen aus einem flüssigen Rohöl-Kraftstoff, bestehend aus einer Auffüllkammer mit einer Einlaß- und einer Auslaßleitung sowie einer Einlaß- und Auslaßleitung voneinander trennenden Filterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (34) aus einem die Durchflußgeschwindigkeit des flüssigen Kraftstoffes im wesentlichen gleichmäßig verringernden porösen, textlien Stoff besteht, dessen Porenweite derart veränderbar ist, daß Feststoffteilchen, die die Größe der Poren der Filterschicht (34) im unbeaufschlagten Zustand übersteigen, durchlaßbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß der textile Stoff ein Gewebe ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Feinrippgestrick ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß der textile Stoff aus von Wasser nicht benetzbaren Fasern besteht.

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9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe aus elastischen Fasern besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe aus elastischen Fasern besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Zuflußquerschnittes (21) zur Fläche der Filterschicht (3²O mindestens etwa 5o : 1, vorzugsweise aber etwa 2oo : 1 beträgt,

12. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekenn ze i c h -. net, daß die Filterschicht (3²O einen länglichen, im

wesentlichen zylinderförmigen Beutel bildet, dessen eines Ende geschlossen ist, während sein offenes Ende die Einlaßöffnung (21) der Vorrichtung (lo) umschließt.

IJ. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der porösen Mantelfläche des Beutels zum Querschnitt seiner Einlaßöffnung (21) etwa 2oo : 1 beträgt,

14. Vorrichtung zum Ausscheiden von nicht mischbaren Flüssigkeitsteilchen aus einer Suspension, dadurch g e. k e η η zeichnet, daß sie eine poröse Filterschicht (3²O aufweist, durch die die Suspension hindurchfließt und deren Porenweite kleiner ist, als die Größe der auszuscheidenden Flussigkeitstelichen und daß an ihrer wirksamen Fläche ein Druckdifferential erzeugbar ist, das die Teilchen nicht bis zu einer ein ,Durchfließen ermöglichenden Größe verformt, und daß Vorrichtungen zum Auffangen und Ausscheiden der Teilchen aus .der Vorrichtung vorgesehen sind, ■ ■ ...,.:-^ - v- - . - --■ _r .

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15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten sich die Porenweite der Filterschicht (34) automatisch in ihrer Größe derart verändert, daß zwischen der Zufluß- und der Abflußseite der Pilterschicht eine im wesentlichen konstante Druckdifferenz entsteht, deren Größe unter dem kritischen Druck liegt, bei dem sich die Flüssigkeitsteilchen um ,einen für den Durchtritt ausreichenden Betrag verformen.

16. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 15* insbesondere für ein Dieselkraftstoff-Zufuhrsystem, bestehend aus einer Wasserausscheidevorrichtung und einem Feststoff-Filter, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserausscheidevorrichtung (lo) und Feststoff-Filter (12) auf einem gemeinsamen Rahmen (14) angeordnet sind, und daß der Feststoff-Filter mit der auf seiner Zuflußseite angeordneten Wasserausscheidevorrichtung (lo) in Reihe geschaltet ist, und daß auf der Abflußseite der Wasserausscheidevorrichtung (lo) und auf der Zuflußseite des Feststoff-Filters (12) eine Pumpe (32) für den die Einrichtung durchfließenden Diesel-Kraftstoff vorgesehen 1st, und daß Wasserausscheidevorrichtung (Io) und Feststoff-Filter (12) unabhängig voneinander von ihrem gemeinsamen Rahmen (14) abnehmbar sind, und daß die der Grundfläche (14) jeweils zugewandten Wandungen identisch angeordnete Durchlässe (21,25*29) zur Verbindung mit Leitungen (2o,24,28) im Rahmen (I¹O aufweisen, und daß die Waseerausscheidevorrichtung (Io) einen die Zuordnung auf dem Rahmen (14) fixierenden Ansatz (31) aufweist.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (31) ein kalottenförmiger Ansatz (31) an der Grundplatte der Wasserausscheidevorrichtung (lo) ist, dem eine entsprechende Ausnehmung (33) im Rahmen (14) zugeordnet ist.

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l8. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßleitungen der Wasserausscheidevorrichtung (lo) in deren oberen Bereich vorgesehen sind, und daß die im Rahmen (14) vorgesehenen Durchlässe zur Aufnahme des Feststoff-Filters (12) seitenverkehrt zu denen vorgesehen sind, die die Wasserausscheidevorrichtung (Io) aufnehmen·

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