DE10057199A1 - Inertia force cyclone separator has filtering surface with layer of fullerene, with thickness of layer lying in nanometer range - Google Patents

Inertia force cyclone separator has filtering surface with layer of fullerene, with thickness of layer lying in nanometer range

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Abstract

The inertia force cyclone separator has a filtering surface with a layer of fullerene, with the thickness of the layer lying in the nanometer range.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Massenkraftabscheider zur Ausfilterung von Partikeln aus einem Flüssigkeits- oder Gasstrom. Insbesondere betrifft die Erfindung einen solchen Massenkraftabscheider für die Luftfiltration bei Vorabscheidern sowie bei Luftführungsteilen.The present invention relates to a mass separator for filtering out particles from a liquid or Gas flow. In particular, the invention relates to such Mass force separator for air filtration in pre-separators as well as air duct parts.

Hintergrund der Erfindung, Stand der TechnikBackground of the Invention, State of the Art

Die Filtration stellt eines der wichtigsten Trennverfahren für Stoff-Gemische dar. Mit ihrer Hilfe können bspw. Feststoffteilchen aus Flüssigkeiten (Suspensionen) oder aus Gasen (Staub), und auch nichtlösliche Flüssigkeitströpfchen aus einer anderen Flüssigkeit (Emulsion), sowie aus Gasen (Aerosole) getrennt werden. Je nach Art des Stoff-Gemisches werden unterschiedliche Filter bzw. Filterelemente zur Trennung verwendet.Filtration is one of the most important separation processes for Mixtures of substances. With their help, for example. Solid particles from liquids (suspensions) or from Gases (dust), and also insoluble liquid droplets another liquid (emulsion), as well as gases (aerosols) be separated. Depending on the type of substance mixture different filters or filter elements for separation used.

So ist bspw. bekannt, dass Filterelemente für zu filternde Medien, wie Flüssigkeiten oder Luft, so konstruiert sein können, dass die ausgefilterten Partikel durch mechanische Vorrichtungen, wie Schaber oder Bürsten, entfernt werden. Es ist auch bekannt, mit sogenannten Rückspül- oder Querstromfiltern mittels einer Strömungsumkehr oder einer Querströmung der zu filternden Flüssigkeit eine Reinigung der Filteroberfläche bzw. der Filtermembran vorzunehmen. For example, it is known that filter elements for those to be filtered Media, such as liquids or air, can be constructed that the filtered particles by mechanical Devices such as scrapers or brushes are removed. It is also known, with so-called backwash or crossflow filters by means of a flow reversal or a cross flow of the filtering liquid cleaning the filter surface or the filter membrane.  

Die Wirksamkeit dieser bekannten Reinigungsmethoden ist wesentlich von der Spalt-, Loch- oder Porengeometrie des Materials des Filterelements, sowie der äußeren Geometrie und Beschaffenheit des Filterelements abhängig, wobei diese Eigenschaften auch von den physikalischen Eigenschaften der zu filternden Flüssigkeit oder des Gases beeinflusst werden.The effectiveness of these known cleaning methods is essentially of the gap, hole or pore geometry of the Material of the filter element, as well as the outer geometry and Depending on the nature of the filter element, this Properties also from the physical properties of the filtering liquid or gas can be influenced.

Viele unterschiedliche Filtermaterialien sind bereits zur Erzeugung eines für auszufilternde Partikel, eine durchströmende Flüssigkeit und/oder einen Gasstrom optimalen Filterverhaltens vorgeschlagen worden. Für die Abluftreinigung zur Entfernung von Stäuben aus Abgasen haben Faser- und Gewebefilter Bedeutung erlangt. Während früher als Filtermedien fast ausschließlich Gewebe (Tuche) verwendet wurden, handelt es sich heute hauptsächlich um nichtgewebte Stoffe wie Vliese oder sogar Nadelfilze. So ist bspw. aus der DE-A-44 43 158 bekannt, ein Meltblown-Vlies als Filtermedium in einem Gasstrom zusammen mit einem ausschließlich zur Stabilisierung dienenden Trägermaterial einzusetzen.Many different filter materials are already available Generation of one for particles to be filtered out, one flowing through Liquid and / or a gas flow optimal filter behavior been proposed. For exhaust air purification to remove Dust from exhaust gases is important for fiber and fabric filters obtained. While formerly used almost exclusively as filter media Fabrics (cloth) were used today mainly around non-woven fabrics like fleece or even Needle felts. For example, from DE-A-44 43 158 a Meltblown fleece as a filter medium in a gas stream together with a support material used exclusively for stabilization use.

In der US-A-5,496,627 und der WO 95/17946 ist die Hintereinanderschaltung von Filtermedien aus synthetischen Fasern mit abgestufter Filterfeinheit beschrieben, wobei hier die Filterfeinheit der Filterlagen in Strömungsrichtung zunimmt.In US-A-5,496,627 and WO 95/17946 the Connection of filter media made of synthetic Fibers with graded filter fineness are described here the filter fineness of the filter layers increases in the direction of flow.

Schließlich ist es aus der DE 197 38 376 A1 bekannt, ein Filterelement zu verwenden, bei dem mindestens dessen Anströmseite mit einer Schicht aus Nanomeren versehen ist. Die Nanomerenschicht weist bspw. Nanokörner auf, deren Abmessungen kleiner als 1000 nm sind.Finally, it is known from DE 197 38 376 A1 Filter element to use, at least whose Upstream side is provided with a layer of nanomers. The Nanomer layer has, for example, nanograins, their dimensions are smaller than 1000 nm.

Bei all diesen bekannten Filterelementen wird jeweils das Filtermedium von dem Flüssigkeits- bzw. Gasstrom durchströmt und dabei die zu trennenden Partikel aus diesem entfernt. In all of these known filter elements, the The liquid or gas flow flows through the filter medium and the particles to be separated are removed from it.  

Eine völlig andere Technik findet bei den sogenannten Massenkraftabscheidern Anwendung, die vor allem in der Enstaubung, d. h., bei der Entfernung von Feststoffteilchen aus Gasen, verwendet werden. In Massenkraftabscheidern werden allein Massenkräfte, d. h., Schwerkraft, Trägheitskraft und Zentrifugalkraft, einzeln oder gemeinsam genutzt.A completely different technique takes place in the so-called Mass separators application, especially in the Dedusting, d. i.e., when removing particulate matter Gases. In mass separators are alone Mass forces, d. i.e., gravity, inertia and Centrifugal force, used individually or together.

Ein Beispiel für einen solchen Massenkraftabscheider sind die Zyklone, die insbesondere in der Luftfiltration bei der Vorabscheidung in zunehmendem Masse eingesetzt werden. Zyklone sind Geräte zur Abscheidung von Staub oder Flüssigkeitströpfchen mit Hilfe der Flieh- oder Schwerkraft. Sie bestehen im Prinzip aus einem zylindrischen Gefäß mit konisch zulaufendem Boden, in das oben das Staubluft-Eintrittsrohr tangential und das Reinluft-Austrittsrohr vertikal hineinragen. Der tangential eintretende Gas/Staub-Strom induziert eine Wirbelströmung, wobei die größeren Staubteilchen durch die Zentrifugalkraft an die Wand des Zylinders geschleudert werden und von dort durch die Schwerkraft zu Boden sinken, von wo sie ausgetragen werden. Der kreisende, vom Staub befreite Gaswirbel kehrt am Boden des Zyklons seine Richtung um und verläßt den Zyklon nach oben durch das Austrittsrohr zusammen mit eventuell feineren Partikeln, denn das Trennprinzip reicht nicht aus, um Feinstaub- Verunreinigungen mit Partikelgrößen < ca. 5 µm zu beseitigen, weswegen Zyklone meist als Vorabscheider eingesetzt werden.An example of such a mass separator are Cyclones, particularly in air filtration at the Pre-separation is increasingly used. cyclones are devices for the separation of dust or liquid droplets with the help of centrifugal or gravity. They exist in principle from a cylindrical vessel with a conical bottom, in the top of the dust air inlet pipe tangentially and that Extend the clean air outlet pipe vertically. The tangential entering gas / dust flow induces a vortex flow, whereby the larger dust particles by the centrifugal force on the Wall of the cylinder are thrown and thence through the Gravity sink to the ground from where they are carried. The circling, dust-free gas vortex returns to the bottom of the Cyclons reverses direction and exits the cyclone upwards the outlet pipe together with possibly finer particles, because the separation principle is not sufficient to Remove impurities with particle sizes <approx. 5 µm, which is why cyclones are mostly used as pre-separators.

Da die Staubteilchen, wie oben beschrieben, durch die Zentrifugalkraft an die Wand des Zylinders geschleudert werden, kann beim Vorhandensein von harten Teilchen eine Verrauhung der Zylinder (Pfeifen) des Zyklons entstehen. Dadurch wird der Wirkungsgrad eines Zyklons erheblich beeinträchtigt.Since the dust particles, as described above, by the Centrifugal force are thrown against the wall of the cylinder, can be roughened in the presence of hard particles Cylinders (whistles) of the cyclone arise. This will make the Efficiency of a cyclone is significantly impaired.

Außerdem kann es zu einer elektrostatischen Aufladung der Oberfläche des Zylinders kommen, was die Funktion des Zyklons empfindlich beeinträchtigen kann.It can also cause an electrostatic charge on the Surface of the cylinder come what the function of the cyclone  can significantly affect.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Massenkraftabscheider der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, der die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.The object of the present invention is therefore a To provide mass separators of the generic type, of the aforementioned disadvantages of the prior art avoids.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese und weitere Aufgaben und Vorteile werden durch einen Massenkraftabscheider zur Ausfilterung von Partikeln aus einem Flüssigkeits- oder Gasstrom erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die filternde Oberfläche mit Fullerenen beschichtet ist.These and other tasks and advantages are achieved by one Mass force separator for filtering out particles from a Reached liquid or gas flow, which is characterized is that the filtering surface is coated with fullerenes is.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die Dicke der Fulleren-Schicht im Nanometer-Bereich.In an advantageous embodiment of the invention, the Thickness of the fullerene layer in the nanometer range.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Massenkraftabscheider ein Zyklon.In an advantageous embodiment of the present Invention is the mass separator a cyclone.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Massenkraftabscheider um ein Hydro-Zyklon.In a further advantageous embodiment of the present Invention is the mass separator Hydro-cyclone.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments

Bei den vor noch nicht allzu langer Zeit entdeckten Fullerenen handelt es sich um eine dritte Modifikation des Kohlenstoffs. Anders als beim Graphit oder Diamant bestehen Fullerene aus kugelsymmetrischen Molekülen genau definierter Größe. Sie enthalten zwischen 28 und etwa 540 Kohlenstoffatome und bilden große Kohlenstoff-Käfigmoleküle. Das bekannteste ist dabei das C60-Molekül, das sich aus 12 Fünfecken und 20 Sechsecken zusammensetzt. Ihre Bauweise bedingt einen Hohlraum im inneren, der neue Möglichkeiten der Verwendung eröffnet. Dieser aufblasbare Hohlraum bietet zusätzlich zur riesigen Oberfläche der Fullerene, an die andere Elemente "andocken" können, die Möglichkeit, andere Substanzen einzufüllen.The fullerenes discovered not so long ago are a third modification of carbon. In contrast to graphite or diamond, fullerenes consist of spherically symmetrical molecules of a precisely defined size. They contain between 28 and about 540 carbon atoms and form large carbon cage molecules. The best known is the C 60 molecule, which is composed of 12 pentagons and 20 hexagons. Their design requires a cavity inside, which opens up new possibilities for use. In addition to the huge surface of the fullerenes to which other elements can "dock", this inflatable cavity offers the possibility of filling in other substances.

Fullerene sind ca. hundert mal härter als Stahl, haben einen geringeren Abrieb als Diamant, sind elektrisch hoch leitfähig und dazu billig in der Herstellung.Fullerenes are about a hundred times harder than steel and have one less abrasion than diamond, are highly electrically conductive and cheap to manufacture.

Beschichtet man die filternde Oberfläche eines Massenkraftabscheiders mit einer Schicht aus Fullerenen, so kann man dessen Wirkungsgrad sehr stark verbessern. Durch die große Härte wird eine Verrauhung der Oberfläche durch harte Teilchen in wirkungsvoller Weise verhindert. Außerdem kann eine starke elektrostatische Aufladung der Oberfläche des Massenkraftabscheiders verhindert werden, da die hohe Leitfähigkeit der Fulleren-Beschichtung zu einer Abführung der Aufladung der Pfeifen führt.If you coat the filtering surface of a Mass separator with a layer of fullerenes, so can you can greatly improve its efficiency. By the big one Hardness becomes a roughening of the surface due to hard particles prevented in an effective manner. It can also be a strong one electrostatic charging of the surface of the Mass separator can be prevented because of the high Conductivity of the fullerene coating to dissipate the Charging the pipes leads.

Eine Beschichtung der filtrierenden Oberfläche eines Massenkraftabscheiders mit Fullerenen führt also zu einer Oberfläche, die einerseits elektrisch hoch leitend und andererseits widerstandsfähig wie Diamant ist.A coating on the filtering surface of a Mass separator with fullerenes leads to one Surface that is electrically conductive and highly conductive on the other hand, as resistant as diamond.

Bei den Massenkraftabscheidern kann es sich bspw. um ein Zyklon handeln, bei dem Partikel aus dem Medium Luft abgetrennt werden. Auch die Verwendung eines sogenannten Hydro-Zyklons ist möglich. Bei dieser Art von Massenkraftabscheider sind die abzuscheidenden Partikel in eine Flüssigkeit eingebunden. Bei Verwendung eines Hydro-Zyklons stellt sich der zusätzliche Vorteil ein, dass die filternde Oberfläche nicht mehr benetzt wird, was zu einer weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades solcher Abscheider beiträgt. The mass separators can be, for example, a cyclone act in which particles are separated from the medium air. The use of a so-called hydro cyclone is also possible. With this type of mass separator, they are particles to be separated are incorporated into a liquid. When using a hydro cyclone, the additional one arises One advantage is that the filtering surface no longer wets will, which will further improve efficiency such separator contributes.  

Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Zyklone beschränkt ist, sondern dass jeder Massenkraftabscheider verwendet werden kann.However, it should be noted that the present invention is not is limited to cyclones, but that everyone Mass separators can be used.

Die Dicke der Fulleren-Schicht liegt vorzugsweise im Nanometer- Bereich. Dabei kann die Beschichtung der Oberfläche mittels bekannter Techniken, bspw. durch Plasmabeschichtung oder dgl., erfolgen.The thickness of the fullerene layer is preferably in the nanometer Area. The surface can be coated by means of known techniques, for example by plasma coating or the like, respectively.

Claims (4)

1. Massenkraftabscheider zur Ausfilterung von Partikeln aus einem Flüssigkeits- oder Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, dass dessen filternde Oberfläche mit einer Schicht aus Fullerenen versehen ist.1. Mass force separator for filtering out particles from a liquid or gas stream, characterized in that its filtering surface is provided with a layer of fullerenes. 2. Massenkraftabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Zyklon besteht.2. Mass force separator according to claim 1, characterized characterized that it consists of a cyclone. 3. Massenkraftabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Hydro-Zyklon besteht.3. Mass force separator according to claim 1, characterized characterized that it consists of a hydro-cyclone. 4. Massenkraftabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht aus Fullerenen im Nanometer-Bereich liegt.4. Mass force separator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the layer Fullerenes are in the nanometer range.
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