DE102005017328B4 - liquid separation - Google Patents
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Abstract
Flüssigkeitsabscheidevorrichtung
zur Abscheidung von Flüssigkeit
oder Flüssigkeitsnebel
aus einem Gasstrom mit einer Vielzahl von mindestens zwei Abscheideelementen,
wobei die Vielzahl von Abscheideelementen im Gasstrom parallel zueinander
angeordnet sind, und
wobei am Einlass und/oder am Auslass mindestens
eines Abscheideelementes ein Ventil (1) zur Freigabe oder Sperrung
des Gasdurchlasses durch das Abscheideelement angeordnet ist, das
in zumindest einer Offenstellung und/oder in seiner Geschlossenstellung
jeweils durch eine magnetische Kraft vorbestimmter Stärke gehalten
wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Auslass jedes der
Abscheideelemente ein eigener Sperrraum zur Sammlung der abgeschiedenen
Flüssigkeit angeordnet
ist.A liquid separation device for separating liquid or liquid mist from a gas stream having a plurality of at least two separation elements, wherein the plurality of separation elements are arranged in the gas flow parallel to each other, and
wherein at the inlet and / or at the outlet of at least one separating element a valve (1) for releasing or blocking the gas passage is arranged by the separating element, which is held in each case by a magnetic force of predetermined strength in at least one open position and / or in its closed position,
characterized,
that at the outlet of each of the separation elements a separate lock space for collection of the separated liquid is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsabscheidevorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit oder Flüssigkeitsnebel aus einem Gasstrom nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Abscheidevorrichtungen werden insbesondere zur Abscheidung von Wasser oder Wassernebel aus Gasen, wie beispielsweise der Abluft einer Brennstoffzelle oder auch zur Abscheidung von Öl oder Ölnebel aus Kurbelgehäusegasen, benötigt.The The present invention relates to a liquid separation apparatus for the separation of liquid or liquid mist from a gas stream according to the preamble of claim 1. Such Separating devices are used in particular for the separation of water or water mist from gases, such as the exhaust air of a Fuel cell or also for the separation of oil or oil mist from crankcase gases, needed.
Die
Diese Ventilkonstruktion ermöglicht zwar den Aufbau eines digitalen Schaltventils, das lediglich zwischen zwei verschiedenen Stellungen hin- und herschaltet, sie ist jedoch extrem störanfällig, da die Rastmechanik sehr leicht verschmutzen kann.These Valve construction allows Although the construction of a digital switching valve, the only between two different positions, but it is extremely susceptible to interference, there the locking mechanism can very easily pollute.
Die
Die
Die
Die
Die
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkeitsabscheidevorrichtung mit einem Schaltventil zu schaffen, das gewährleistet, dass die jeweilige Flüssigkeitsabscheidevorrichtung entweder vollständig zu- oder vollständig abgeschaltet wird und wobei das Ventil eine geringe Verschmutzungsneigung aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verwendungen erfindungsgemäßer Abscheidevorrichtungen zur Verfügung zu stellen.It It is therefore the object of the present invention to provide a liquid separation device to create with a switching valve, which ensures that the respective Liquid separation device either Completely completely or completely is turned off and the valve has a low tendency to fouling having. Furthermore, it is an object of the present invention, uses Inventive separation devices to disposal to deliver.
Diese Aufgabe wird durch die Flüssigkeitsabscheidevorrichtung nach Anspruch 1 sowie Verwendungen nach den Ansprüchen 16 und 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheidevorrichtung werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 gegeben.These Task is by the Flüssigkeitsabscheidevorrichtung according to claim 1 and uses according to claims 16 and 17 solved. advantageous Further developments of the Flüssigkeitsabscheidevorrichtung invention become dependent claims 2 to 15 given.
Die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung kann insbesondere zur Abscheidung von Öl und/oder Ölnebel aus Kurbelgehäusegasen oder von Wasser und/oder Wassernebel aus der Abluft einer Brennstoffzelle eingesetzt werden.The Separating device according to the invention can in particular for the separation of oil and / or oil mist from crankcase gases or of water and / or water mist from the exhaust air of a fuel cell be used.
Erfindungsgemäß weist die Flüssigkeitsabscheidevorrichtung eine Vielzahl von Abscheideelementen auf, die im Gasstrom parallel zueinander angeordnet sind. Jedem der Abscheideelemente ist dabei ein eigener Sperrraum (beispielsweise Tank, Siphon, Kapillare, Docht) zur Sammlung der aus dem Fluid abgeschiedenen Flüssigkeit zugeordnet. Hierdurch kann ein Druckausgleich zwischen den einzelnen Abscheideelementen über den Flüssigkeitsauslass vermieden werden.According to the invention, the liquid separation device has a plurality of separation elements, which are arranged parallel to one another in the gas flow. Each of the separation elements is a separate blocking space (for example tank, Si phon, capillary, wick) associated with the collection of fluid separated from the fluid. As a result, a pressure equalization between the individual separation elements via the liquid outlet can be avoided.
Erfindungsgemäß weist die Flüssigkeitsabscheidevorrichtung ein Ventil auf, das in seiner Offen- und Geschlossenstellung jeweils durch eine magnetische Kraft gehalten wird. Anders formuliert wird der Über gang zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung durch eine magnetische Kraft derart erschwert, dass der Übergang zwischen diesen beiden Stellungen eine magnetische Kraft überwinden muss.According to the invention the liquid separation device a valve on, in its open and closed positions respectively is held by a magnetic force. Is formulated differently the transition between the open position and the closed position by a magnetic force so difficult that the transition between these two Positions must overcome a magnetic force.
Dies
kann beispielsweise in einem Ventil gemäß der
Als Ventilkörper kommen dabei beispielsweise Ventilteller in Frage. Alternativ ist es auch möglich, als Ventilkörper eine Membran eines Membranventils zu verwenden. Die Membran ist dann ebenfalls mit einem magnetischen Element versehen, so dass sie durch magnetische Kräfte in eine Offenstellung bzw. in eine Geschlossenstellung gedrückt werden kann.When valve body For example, valve disks come into question here. Alternatively it is it is also possible as valve body to use a diaphragm of a diaphragm valve. The membrane is then also provided with a magnetic element, so that they by magnetic forces be pressed in an open position or in a closed position can.
Vorteilhafterweise ist weiterhin ein Spannkörper vorgesehen, der den Ventilkörper in eine bestimmte Stellung, beispielsweise die Offenstellung oder die Geschlossenstellung, vorspannt. Die jeweils andere Stellung wird dann aufgrund der magnetischen Kräfte erzielt.advantageously, is still a clamping body provided, the valve body in a certain position, such as the open position or the closed position, biased. The other position is then achieved due to the magnetic forces.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil einer erfindungsge mäßen Flüssigkeitsabscheidevorrichtung handelt es sich also um ein digitales Schaltventil, also ein Schaltventil, das lediglich diskrete Positionen einnehmen kann, beispielsweise eine Geschlossenstellung und eine ganz bestimmte Offenstellung oder mehrere sehr definierte Offenstellungen.at the valve according to the invention a erfindungsge MAESSEN Flüssigkeitsabscheidevorrichtung is So it is a digital switching valve, so a switching valve, which can only assume discrete positions, for example a closed position and a very specific open position or more very defined open positions.
Im Falle, dass Elektromagneten verwendet werden, ist es nicht nötig, die jeweiligen Federkräfte und Flächen der Ventilkörper zu beachten. Es ist dann möglich, das Ventil aktiv über die Elektromagneten zu schalten. Die Schaltung kann beispielsweise aufgrund von Signalen aus dem elektronischen Motormanagement eines Motors erfolgen. Hierzu kann über einen geeigneten Sensor, der den Zustand des Motors überwacht, insbesondere den Durchsatz an Blow-By-Gasen, die Bordelektronik zum Schalten der Ventile veranlasst werden. Dies ist besonders sinnvoll, wenn eine Vielzahl von Abscheideelementen unterschiedlich geschaltet werden sollen, beispielsweise in Abhängigkeit vom Motorzustand ein, zwei oder drei Abscheideelemente einer Vielzahl von Abscheideelementen ab- bzw. zugeschaltet werden sollen.in the If electromagnets are used, it is not necessary respective spring forces and surfaces the valve body to be observed. It is then possible active over the valve to switch the electromagnets. The circuit can, for example due to signals from the electronic engine management of a Motors done. This can be done over a suitable sensor that monitors the condition of the engine, in particular the throughput of blow-by gases, the on-board electronics be made to switch the valves. This is especially useful when a plurality of separation elements switched differently to be, for example, depending on the engine state, two or three separation elements of a plurality of separation elements to be switched off or switched on.
Im Falle, dass ein Abscheideelement mit mehr als zwei Öffnungen verwendet wird, beispielsweise ein herkömmlicher Zyklon, müssen selbstverständlich zur Schaltung des Abscheideelementes alle bis auf eine Öffnung, die offen bleiben kann, zeitgleich geöffnet oder geschlossen werden. Es ist dann also eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Ventilen erforderlich. Hierdurch werden unkontrollierte Fluidströmungen in Gegenrichtung durch das jeweilig abgeschaltete Abscheideelement verhindert.in the Trap that has a separating element with more than two openings used, for example, a conventional cyclone, must of course Switching the separating element all but one opening, which can remain open, open at the same time or closed. It is then a variety of valves according to the invention required. As a result, uncontrolled fluid flows in the opposite direction prevents the respective shut-off separator.
Im Falle von Abscheideelementen mit lediglich einem Einlass und einem Auslass, wie beispielsweise bei Röh renabscheidern, genügt es selbstverständlich, lediglich eine der Öffnungen über ein Ventil zu verschließen.in the Trap of separation elements with only one inlet and one Outlet, as for example in Röra renabscheidern, it is sufficient, of course, just one of the openings above Close the valve.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die innerhalb einer Flüssigkeitsabscheidevorrichtung verwendeten Abscheideelemente gleichartig sind, beispielsweise Zyklone derselben Dimension verwendet werden.Especially it is advantageous if the inside of a Flüssigkeitsabscheidevorrichtung used separator elements are similar, such as cyclones the same dimension.
Im folgenden werden nun einige Beispiele erfindungsgemäßer Flüssigkeitsabscheidevorrichtungen beschrieben. Dabei werden für gleiche bzw. ähnliche Elemente gleiche bzw. ähnliche Bezugszeichen verwendet.in the The following are some examples of liquid separation devices according to the invention described. It will be for same or similar Elements same or similar Reference numeral used.
Es zeigenIt demonstrate
Auf
der der Dichtplatte zugeordneten Oberfläche des Gehäuseelementes
Der
Ventilkörper
In
der Wandung des zylinderförmigen
Teils des Gehäuseelementes
Innerhalb
des Ventilkörpers
In
der in
Im
Bereich der Dichtplatte
Kommt
nun durch eine Änderung
der Druckverhältnisse,
beispielsweise durch eine Erhöhung des
Fluiddrucks in der Öffnung
Bei
Absenken des Druckes wird über
die Spannkraft der Feder
In
diesem Falle befindet sich jedoch das segmentartige Abscheideelement
Weiterhin
ist an der Membran
Kommt
der Magnet
In
den durch die Wände
Der
Raum
In
diesem Raum
Unterseitig
ist der Ventilteller
Unterhalb
dieser Lagerung des Ventiltellers
Im
Betrieb sorgt nun bei einem hohen Druckunterschied zwischen Druckseite
Bei
nur geringem Druckunterschied zwischen Druckseite
Durch
Einstellung der magnetischen Kräfte zwischen
dem Magneten
Weiterhin
weist das ringförmige
Element
Das
innenliegende, ringförmige
Element
Dadurch
wird bewirkt, dass jeweils dann die beiden ringförmigen Elemente
In
Da
das Element
Weiterhin
hat sich zwar auch der Durchlass
In
Da
sich das Element
Durch
Anordnung eines weiteren Magneten im Anschluss an die Abfolge der
Magnete
Dieses Ventil realisiert daher ebenfalls ein digitales Schaltventil, wobei hier mehrere Öffnungsstufen möglich sind.This Valve therefore also realized a digital switching valve, wherein here several opening stages possible are.
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