DE2210305C3

DE2210305C3 - Filter in einem Brennstoffspeisesystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2210305C3
Application number: DE2210305A
Authority: DE
Inventors: Raymond John Richmond Heights Ohio Grill
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1969-11-04
Filing date: 1972-03-03
Publication date: 1981-04-09
Also published as: DE2210305B2; GB1331398A; US3664509A; DE2210305A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter in einem Brennstoffspeisesystem für Brennkraftmaschinen mit einer Niederdruckförderpumpe und einer Hochdruckzahnradpumpe, bei der der Brennstoff vor der Hochdruckzahnradpumpe in einer Richtung und hinter der Hochdruckzahnradpumpe in der entgegengesetzten Richtung durch einen Filterabschnitt geleitet wird.

Durch die GB-PS 8 92 692 ist eine Filtervorrichtung bekannt, die zwei zwischen der Niederdruckförderpumpe und der Hochdruckzahnradpumpe liegende Filtereinheiten umfaßt, die wechselweise betrieben werden müssen, um den in die Hochdruckzahnradpumpe eintretenden Brennstoffstrom von Verunreinigungen zu befreien. Der abwechselnde Betrieb der Filtereinheiten wird dabei durch zwei Absperrorgane gesteuert, die in einem verhältnismäßig aufwendigen Rohrleitungsnetz zwischen der Niederdruck-Förderpumpe und der Hochdruckzahnradpumpe angeordnet sind. Die jeweils unwirksame Filtereinheit wird dann zum Reinigen im Gegenstrom mit Brennstoff beaufschlagt, der mit den wieder gelösten Verunreinigungen zusammen einer Zentrifuge zugeführt und dort von den Verunreinigungen befreit wird. Diese bekannte Filtervorrichtung ist sehr aufwendig, da sie neben einem umfangreichen Rohrleitungsnetz für die Förderung des Brennstoffstroms zwei separate Filtereinheiten, in Verbindung damit auch zwei Absperrorgane und schließlich eine Zentrifuge zur endgültigen Abscheidung des in den Filtern zurückgehaltenen Schmutzes benötigt. Dadurch, daß in bestimmten Intervallen eine Umschaltung der Brennstoffströmungswege erforderlich ist, ist dieser Filteraufbau auch in beträchtlichem Maße störanfällig.

Durch die US-PS 9 43 908 ist zwar auch schon eine Grobfiltereinrichtung zur Reinigung von Wasser bekannt, bei der dieses durch eine Pumpe auf der einen Seite durch einen Drehfilter hindurchgefördert und von groben Verunreinigungen befreit wird, während auf der anderen Seite ein Teilstrom durch eine Pumpe in der entgegengesetzten Richtung durch den Filter hindurchgedrückt wird, der die in dem Filter abgesetzten

ίο Verunreinigungen wieder lösen solL Diese bekannte Filtervorrichtung ist zum Reinigen von Brennstoff in einem Brennstoffspeisesystem für Brennkraftmaschinen jedoch nicht geeignet, weil ihr Aufbau so hohe Leckverluste verursacht, daß eine zusätzliche Förderpumpe zum Abpumpen der Leckströmung notwendig ist, und dadurch ein beträchtlicher Teil des Fördermediums den Filter praktisch umgeht Dadurch würden sich bei Anwendung dieser Filtervorrichtung für eine Brennstoffreinigung in einem eine Hochdruckzahnrad-

^o pumpe enthaltenden Brennstoffspeisesystem sehr schnell Störungen einstellen, die dessen einwandfreie Funktion unmöglich machen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Filters der eingangs beschriebenen Art für ein Brennstoffspeisesystem, bei dem Brennstoff mit Hochdruck einer Brennkraftmaschine zugeführt wird und bei dem die in dem Brennstoff befindlichen Verunreinigungen unter Vermeidung von Leckströmen von der Hochdruckpumpe sicher ferngehalten werden.

μ Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Filter als Drehfilter ausgebildet ist, der mit einem auf einer Seite der Drehachse liegenden Abschnitt in der zur Hochdruckzahnradpumpe hinführenden Leitung und mit einem auf der anderen Seite der

Μ Drehachse liegenden Abschnitt in der von der Hochdruckzahnradpumpe wegführenden Leitung angeordnet ist, daß diese Abschnitte von beiderseits gegen die Filterscheibe vorstehenden zylindrischen Gehäuseinnenflanschen und diese umschließenden, der Filterscheibe anliegenden Dichtringen umgrenzt sind und daß die Filterscheibe in ihren Durchlaufbereichen durch diese Abschnitte mit das Filtermaterial enthaltenden, voneinander getrennten Rohrkörpern durchsetzt ist.

Durch diese Ausbildung des Filters wird der Aufbau wesentlich vereinfacht und die Dichtigkeit gegen Leckverluste verbessert. Auch wird eine sehr gute Abdichtung zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite gewährleistet, so daß Fehlströmungen innerhalb des Filters, durch die sich eine Druckminderung des Hochdrucksiromes einstellen könnte, praktisch ausgeschlossen werden.

Das Filtermaterial besteht vorzugsweise aus gestapelten Siebabschnitten, die in der zur Hochdruck-Zahnradpumpe führenden Strömungsrichtung aufeinander-

^5Γ) folgend feiner sind. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Verunreinigungen abhängig von ihrer Größe in verschiedenen Ebenen des Filtermaterials absetzen und so den Strömungswiderstand nicht unnötig erhöhen. Außerdem ist auf diese Weise das Wiederaustragen der Verunreinigungen aus dem Filter durch den Hochdruckstrom erleichtert, so daß der Förderdruck des Hochdruckstromes bei der Rückführung durch den Filter ebenfalls praktisch nicht gemindert wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der

^bS Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es /eigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Brennstoffspeisesystems für Strahltriebwerke, bei dem ein

erfindungsgemäß ausgebildeter Filter zwischen der Niederdruck-Förderpumpe und der Hochdruck-Zahnradpumpe angeordnet ist,

Fig.2 eine schematische Ansicht einer Antriebsanordnung für den Drehfilter in dem Brenmtoffspeisesystem gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt des Drehfilters und

Fig.4 einen Schnitt des Drehfilters längs der Linie IV-IV der F ig. 3.

In Fig. 1 ist mit 10 generell eine mögliche Ausführungsform eines Brennsioffspeisesystems dargestellt In dem System 10 wird Brennstoff für ein Strahltriebwerk von einem Behälter 11 mit einer Pumpenanordnung 12 gefördert, wobei diese Pumpenanordnung 12 eine Niederdruck-Förderstufe 13 und eine Hochdruck-Zahnradpumpe 14 aufweist. Der sich kontinuierlich drehende Filter 15 ist zwischen der Niederdruck-Förderstufe 13 und der Hochdruck-Zahnradpumpt 14 der Pumpenanordnung 12 vorgesehen. Brennstoff, der von der Förderstufe 13 kommt, tritt in dnen Einlaß 16 auf einer Seile des Filters 15 ein, strömt durch den Filter hindurch und gelangt dann zur Zahnradpumpe 14, aus der er in die Auslaßseite 17 des Filters 15 eintritt. Diese Auslaßseite liegt gegenüber der Einlaßseite 16. Der Brennstoff strömt wieder durch den Filter 15 und zwar entgegengesetzt zu ihrer ersten .Strömungsrichtung und weiter zu einer Steuereinrichtung 18 und von dort zu einer Brennerdüse 19 eines Strahltriebwerkes.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß der sich drehende Filter 15 Schmutzteilchen aus dem Brennstoff abfiltert, so daß diese nicht in die Hochdruckpumpe 14 eintreten. Diese ausgefilterten Schmutzteilchen werden dann wieder in den Brennstoff eingeführt, der diese Pumpenstufe verläßt.

Wie Fig. 2 zeigt, wird die Pumpenanordnung 12, die sowohl die Niederdruck-Förderpumpe 13 als auch die Hochdruck-Zahnradpumpe 14 aufweist, über einen Antrieb 20 angetrieben, der seine Antriebskraft dem nicht dargestellten Strahltriebwerk entnimmt. Der sich drehende Filter 15 wird von einem Antrieb 21 angetrieben, der mit dem Antrieb der Hochdruck-Zahnradpumpe 14 verbunden ist. Der Antrieb 21 weist ein Ritzel 22 auf, welches direkt mit einem angetriebenen Zahnrad der Zahnradpumpe 14 verbunden ist. Dieses Ritzel 22 treibt ein Zahnrad 23 mit Innenverzahnung, welches mit einer Antriebswelle 24 für den Filter 15 verbunden ist.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, weist der sich drehende Filter 15 ein zylindrisches Gehäuse 25 auf, welches aus zusammenpassenden Gehäusehälften 26 und 27 besteht, die aneinander mittels Schraubenbolzen 28 befestigt sind. Die Gehäusehälfte 26 weist einen zentralen Ansatz 29 mit einem geschlossenen Ende auf, und dieser fluchtet mit einem zentralen Ansatz 29' mit offenem E;ide, der in der Gehäusehälfte 27 angeordnet ist. Die Ansätze 29 und 29' tragen Lager 30, die drehbar die Antriebswelle 24 aufnehmen. Die Welle ist durch eine Dichtung 31 im offenen Ende des Ansatzes 29' abgedichtet.

Die Welle 24 weist einen verbreiterten mittleren Nabenabschnitt 32 auf, an dem eine sich drehende Filterscheibe 33 befestigt if ■>;-.· s'ch radial von dieser Welle aus quer durch den mittleren Abschnitt einer zylindrischen Kammer 34 erstreckt, die im Gehäuse 25 vorhanden ist. Die Filterscheibe 33 besteht, wie dargestellt, aus Endplatten 35 mit öffnungen 36. Zur Verbindung dieser Offnungen und zum Zusammenhalten der Baugruppe dienen rohrförmige Elemente 38. Diese Elemente enthalten Filtereinsätze 37, wie beispielsweise gestapelte Siebpackungen. Diese Siebpackungen weisen einen fortschreitenden feineren Siebgrad vom Einlaß zum Auslaßende der rohrförmigen Elemente 38 auf (bei der Betrachtung der F i g. 3 von

5. oben nach unten). Die Filterscheibe 33 ist praktisch eine zylindrische Trommel mit flachen Endflächen und mit einem Umfang, dessen Durchmesser geringer ist als der des Gehäuses 25, so daß diese Filterscheibe frei in der Kammer 34 sitzt Die Endplatten 35 der Filterscheibe 33

ίο können aus Metall, aus starrem Kunststoff oddgL bestehen, wobei die Öffnungen 36 den minieren Nabenabschnitt 32 umgeben.

Die Gehäusehälfte 26 weist mit Gewinde versehene Ansätze 39 und 40 zu beiden Seiten des mittleren Ansatzes 29 auf. Die Gehäusehälfte 27 hat ähnliche, mit Innengewinden versehene Ansätze 41 und 42, wobei der Ansatz 41 mit dem Ansatz 39 fluchtet, und der Ansatz 42 mit dem Ansatz 40 fluchtet.

Jede Gehäusehälfte 26 und 27 weist einen nach innen sich erstreckenden zylindrischen Flansch 43 auf, der mit jedem der Ansätze 39 und 40 fluchtet und der sich nach innen bis dicht zur Oberfläche der Filterscheibe 33 hin erstreckt. Dieser Flansch 43 hat eine äußere Umfangsnut und in dieser Nut ist eine O-Ringdichtung 44

2ί angeordnet. Ein zylindrischer starrer Dichtungsring 45 umgibt die Flansche 43 und dichtet gegen die O-Ringe 44 ab. Federn 46 zwischen den Gehäusehälften und diesen Dichtungsringen 45, wie beispielsweise Federplatten, drücken die Dichtungen 45 gegen die Seiten der Filterscheibe 33 an.

Die Öffnungen 36 durch den Filter sind kreisbandförmig um den mittleren Nabenabschnitt angeordnet mit einer radialen Bandbreite, die gleich dem Innendurchmesser der Dichtungsringe 45 ist oder geringer als diese,

J5 so daß sich die Dichtungsringe über die Reihen von Öffnungen erstrecken, wie es in F i g. 4 gezeigt ist

Die Flansche 43 und die Dichtungsringe 45 arbeiten zusammen, und bestimmen lokalisierte Bereiche dieses Bandes mit den Öffnungen 36 an dem Einlaß 16 und dem Auslaß 17. Der Ansatz 39 steht mit dem Kreisbereich innerhalb des Flansches 43 in Verbindung und eine von diesem Ansatz 39 kommende Strömung fließt durch diesen lokalisierten Bereich und die Öffnungen 36, die mit diesem Bereich fluchten, hindurch und dann in einen kreisförmigen Bereich auf der anderen Seite der Filterscheibe, der mit dem Ansatz 41 in Verbindung steht. In gleicher Weise mündet der Ansatz 42 in einen lokalisierten Bereich auf der anderen Seite des Gehäuses, der wiederum ^r:it einem Abschnitt von

so Öffnungen in Verbindung -,teht, der diametral dem Einlaß gegenüberliegt und diese Öffnungen geben die Strömung durch den Ansatz 40 hindurch ab.

In F i g. 4 ist der lokalisierte Bereich von Öffnungen 36, der mit dem Einlaß 16 fluchtet, mit 47 bezeichnet, während der lokalisierte Bereich von Öffnungen, der mit dem Auslaß 17 fluchtet, mit 48 bezeichnet ist.

Wenn die Filterscheibe 33 von der Antriebswelle 24 angetrieben wird, fluchten die Filteröffnungen 36 nacheinander mit den Bereichen 47 und 48 und die

bo Strömung, die durch den Einlaß 16 hindurchströmt, wird gefiltert, wobei die Schmutzteilchen von den Filtereinsätzen 37 zurückgehalten werden. Lediglich klar gefilterter Brennstoff kann in die Hochdruck-Zahnradpumpe 14 eintreten.

b5 Der Brennstoff, der aus der Hochdruck-Zahnradpumpe 14 austritt, tritt dann auf der Auslaßseite 17 ein und strömt zurück durch die Filterscheibe 33 und zwar in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung, in der der

Brennstoff zuerst durch den Filter hindurchgegangen ist. Dadurch werden die Filtereinsätze 37 gespült und die Schmutzteilchen werden aus dem Filter herausgewaschen. Die gesäuberten Filterabschnitte werden dann zum Einlaß 16 zurückgeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filter in einem Brennstoffspeisesystem für Brennkraftmaschinen mit einer Niederdruck-Förderpumpe und einer Hochdruck-Zahnradpumpe, bei der der Brennstoff vor der Hochdruck-Zahnradpumpe in einer Richtung und hinter der Hochdruck-Zahnradpumpe in der entgegengesetzten Richtung durch einen Filterabschnitt geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (15) als Drehfilter ausgebildet ist, der mit einem auf einer Seite der Drehachse liegenden Abschnitt (47) in der zur Hochdruck-Zahnradpumpe (14) hinführenden Leitung und mit einem auf der anderen Seite der Drehachse liegenden Abschnitt (48) in der von der Hochdruck-Zahnradpumpe (14) wegführenden Leitung angeordnet ist, daß diese Abschnitte (47, 48) van beiderseits gegen die Filterscheibe (33) vorstehenden zylindrischen Gehäuseinnenflanschen (43) und diese umschließenden, der Filterscheibe (33) anliegenden Dichtringen (45) umgrenzt sind und daß die Filterscheibe (33) in ihren Durchlaufbereichen durch diese Abschnitte mit das Filtermaterial (37) enthaltenden, voneinander getrennten Rohrkörpern (38) durchsetzt ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (37) aus gestapelten Siebabschnitten besteht, die in der zur Hochdruck-Zahnradpumpe (14) führenden Strömungsrichtung aufeinanderfolgend feiner sind.