DE102012018227A1 - Condensate separator used in compressed air system, has separation wall that is spaced transverse to longitudinal direction of flow channel - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kondensatabscheider, mit einem eine Einspeiseöffnung und eine Austrittsöffnung für ein gasförmiges Druckmedium aufweisenden Strömungskanal, der über einen Zentrifugalabschnitt mit bogenförmigem Längsverlauf verfügt, an dessen bezüglich eines Krümmungszentrums des Zentrifugalabschnittes radial außen liegenden äußeren Wandabschnitt sich auf der Seite der Austrittsöffnung eine Kondensatabführöffnung anschließt.The invention relates to a Kondensatabscheider, with a feed opening and an outlet opening for a gaseous pressure medium having flow channel having a centrifugal portion with arcuate longitudinal course, at its relative to a center of curvature of the centrifugal radially outwardly outer wall portion is followed on the side of the outlet opening a Kondensatabführöffnung ,
Kondensatabscheider werden häufig in Druckluftnetzen zur sogenannten Aufbereitung der von der Druckluftquelle zu einem oder mehreren Verbrauchern strömenden Druckluft eingesetzt. Ein aus der
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Kondensatabscheider mit einfachem Aufbau und hohem Wirkungsgrad zu schaffen.The invention has for its object to provide a working according to the centrifugal condensate with a simple structure and high efficiency.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kondensatabführöffnung von einem Wandabschnitt des Strömungskanals und einer diesbezüglich quer zur Längsrichtung des Strömungskanals beabstandeten Abtrennwand im Innern des Strömungskanals begrenzt ist, derart, dass die Kondensatabführöffnung in der Längsrichtung des Strömungskanals zur Einspeiseöffnung hin orientiert ist und einen Teil des Querschnittes des ihr zur Einspeiseöffnung hin vorgelagerten Längenabschnittes des Strömungskanals überlappt.To achieve this object, the invention provides that the Kondensatabführöffnung is bounded by a wall portion of the flow channel and a transverse thereto to the longitudinal direction of the flow channel partition wall in the interior of the flow channel, such that the Kondensatabführöffnung is oriented in the longitudinal direction of the flow channel to the feed port and a Part of the cross section of her upstream to the feed opening longitudinal portion of the flow channel overlaps.
Auf diese Weise werden Flüssigkeitspartikel, die sich fliehkraftbedingt am äußeren Wandabschnitt des Zentrifugalabschnittes des Strömungskanals anlagern, mit hoher Effektivität aus dem Strömungskanal abgeführt. Die fliehkraftbedingt in dem Zentrifugalabschnitt des Strömungskanals nach radial außen beförderten Flüssigkeitspartikel bilden eine sich an dem äußeren Wandabschnitt des Zentrifugalabschnittes anlagernde Flüssigkeitsgrenzschicht, die durch das gasförmige Druckmedium in dem Strömungskanal vorangetrieben wird. Indem nun die Kondensatabführöffnung anders als beim Stand der Technik nicht als einfache, rechtwinkelig zur Längsrichtung des Strömungskanals orientierte Öffnung ausgebildet ist, sondern in den Kanalquerschnitt des Strömungskanals hineinragt und dabei dem ankommenden Druckmedium entgegengerichtet ist, wird das Kondensat wie von einem geöffneten Mund oder Trichter aufgefangen und wirksam aus dem Strömungskanal abgeführt. Selbst bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Druckmediums und einer daraus resultierenden hohen Bewegungsenergie der Kondensatgrenzschicht ist somit gewährleistet, dass das abgeschiedene Kondensat zuverlässig aus dem Strömungskanal entfernt wird und das im Strömungskanal verbleibende Druckmedium effektiv von Kondensat befreit ist.In this way, liquid particles, which accumulate due to centrifugal force on the outer wall portion of the centrifugal portion of the flow channel, discharged with high efficiency from the flow channel. The centrifugally driven in the centrifugal portion of the flow channel radially outward liquid particles form an adjoining the outer wall portion of the centrifugal liquid boundary layer, which is driven by the gaseous pressure medium in the flow channel. By now, unlike the prior art, the condensate discharge opening is not designed as a simple opening oriented at right angles to the longitudinal direction of the flow channel, but projects into the channel cross section of the flow channel and is directed counter to the incoming pressure medium. The condensate is collected as if from an open mouth or funnel and effectively removed from the flow channel. Even with a high flow rate of the gaseous pressure medium and a high kinetic energy of the condensate boundary layer resulting therefrom, it is thus ensured that the separated condensate is reliably removed from the flow channel and the pressure medium remaining in the flow channel is effectively freed from condensate.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die die Kondensatabführöffnung von dem vom Kondensat befreiten Druckmedium abtrennende Abtrennwand ist vorzugsweise zungenartig und/oder plattenförmig ausgebildet und ragt zweckmäßigerweise der Einspeiseöffnung in der Längsrichtung des Strömungskanals entgegen. Die Kondensatabführöffnung ist hierbei begrenzt von der stirnseitigen Abschlusskante der Abtrennwand und dem dieser Abschlusskante benachbarten Wandabschnitt des Strömungskanals.The separating wall separating the condensate discharge opening from the pressure medium freed from the condensate is preferably tongue-like and / or plate-shaped and expediently protrudes toward the feed opening in the longitudinal direction of the flow channel. The Kondensatabführöffnung is limited by the end-side end edge of the partition and the adjacent edge of this edge wall portion of the flow channel.
Vorzugsweise hat der Strömungskanal zumindest im Bereich der Kondensatabführöffnung einen runden und bevorzugt kreisrunden Querschnitt. Die Abtrennwand verläuft hierbei zweckmäßigerweise nach Art einer Sekante durch den Kanalquerschnitt hindurch.Preferably, the flow channel has a round and preferably circular cross section, at least in the region of the condensate discharge opening. The partition wall expediently extends in the manner of a secant through the channel cross section.
Ein besonders einfacher Aufbau des Kondensatabscheiders sieht vor, dass der Strömungskanal zumindest im Bereich seines Zentrifugalabschnittes von einem strangförmigen Fluidleitungselement gebildet ist, das in seiner Längsrichtung von einem als Leitungskanal bezeichenbaren Fluidkanal durchsetzt ist. Das Fluidleitungselement kann beispielsweise ein zumindest partiell gebogenes starres Rohr sein. Als besonders vorteilhaft wird eine Ausgestaltung in Form eines elastisch biegbaren Schlauches angesehen. Vielfach werden Schläuche in spiralförmiger Wicklung angeboten, so dass das Fluidleitungselement sehr einfach unter Verwendung eines entsprechend abgelängten Fluidschlauches realisierbar ist. Die Schlauchlänge bestimmt hierbei dann auch die Größe des Bogenwinkels, entlang dessen sich der gekrümmte Zentrifugalabschnitt um das Krümmungszentrum herum erstreckt.A particularly simple structure of the condensate separator provides that the flow channel is formed, at least in the region of its centrifugal section, by a strand-shaped fluid line element which is traversed in its longitudinal direction by a fluid channel that can be labeled as a line channel. The fluid conduit element can be, for example, an at least partially bent rigid tube. Particularly advantageous embodiment is considered in the form of an elastically bendable hose. In many cases hoses are offered in a spiral winding, so that the fluid line element can be realized very easily using a correspondingly cut-to-length fluid hose. The tube length then determines the size of the arc angle along which the curved centrifugal section extends around the center of curvature.
Die Abtrennwand ist zweckmäßigerweise Bestandteil einer Abtrennarmatur, an die das Fluidleitungselement anschließbar oder angeschlossen ist. Bevorzugt ist die Abtrennarmatur eine bezüglich des Fluidleitungselementes separate Komponente, die unabhängig vom Fluidleitungselement handhabbar ist und auch entsprechend vermarktet werden kann. Zur Vervollständigung des Kondensatabscheiders ist dann nur noch ein Fluidleitungselement geeigneter Form und Länge an den Eingang der Abtrennarmatur anzuschließen. Vorzugsweise befindet sich ein entsprechend vorkonfektioniertes Fluidleitungselement im Lieferumfang des Kondensatabscheiders. Andererseits kann der Nutzer des Kondensatabscheiders ohne weiteres auch ein bei ihm vorhandenes Fluidleitungselement zur Nutzung des Kondensatabscheiders einsetzen.The partition wall is expediently part of a separation fitting to which the fluid conduit element can be connected or connected. The separation fitting is preferably a separate component with respect to the fluid line element, which component can be handled independently of the fluid line element and can also be marketed accordingly. To complete the Kondensatabscheiders then only a fluid line element of appropriate shape and length is to be connected to the input of the separation fitting. Preferably, a correspondingly prefabricated fluid line element is included in the scope of delivery of the condensate separator. On the other hand, the user of the condensate separator can also readily use a fluid line element that is present in the latter for the use of the condensate separator.
Die Abtrennarmatur ist zweckmäßigerweise mit einer das bevorzugt lösbare Anschließen eines Fluidleitungselementes gestattenden Einlass-Anschlussöffnung versehen. Dieser Einlass-Anschlussöffnung sind zweckmäßigerweise Befestigungsmittel zugeordnet, die eine entweder dauerhafte oder vorübergehende Fixierung des Fluidleitungselementes an der Abtrennarmatur ermöglichen.The separation fitting is expediently provided with an inlet connection opening which permits the preferably detachable connection of a fluid conduit element. This inlet connection opening are expediently associated with fastening means which allow either permanent or temporary fixation of the fluid conduit element to the separation fitting.
Die Abtrennwand ist vorzugsweise derart an der Abtrennarmatur ausgebildet, dass sie axial in die Einlass-Anschlussöffnung hineinragt. Ist ein Fluidleitungselement in die Einlass-Anschlussöffnung eingesetzt, ragt die Abtrennwand zweckmäßigerweise auch in den Leitungskanal des angeschlossenen Fluidleitungselementes stirnseitig hinein. Auf diese Weise definiert die Abtrennwand gemeinsam mit einem Wandabschnitt des angeschlossenen Fluidleitungselementes die Kondensatabführöffnung.The partition wall is preferably formed on the separation fitting such that it projects axially into the inlet connection opening. If a fluid line element is inserted into the inlet connection opening, the partition wall expediently also projects into the line channel of the connected fluid line element at the front side. In this way, the partition wall defines the Kondensatabführöffnung together with a wall portion of the connected fluid conduit element.
Es versteht sich, dass alternativ die Kondensatabführöffnung auch vollständig als Bestandteil der Abtrennarmatur ausgebildet sein kann. Eine solche Bauform hat insbesondere den Vorteil, dass für die Abtrennwand beim Anschließen des Fluidleitungselementes keine Beschädigungsgefahr besteht.It is understood that alternatively the Kondensatabführöffnung can also be completely formed as part of the separation fitting. Such a design has the particular advantage that there is no risk of damage to the partition when connecting the fluid line element.
Bevorzugt ist die Einlass-Anschlussöffnung in einer Steckanschlusseinrichtung ausgebildet, mit der die Abtrennarmatur ausgestattet ist.Preferably, the inlet connection opening is formed in a plug connection device with which the separation fitting is equipped.
An die Kondensatabführöffnung schließt sich zweckmäßigerweise ein die weitere Abfuhr des abgeschiedenen Kondensates bewirkender Abführkanal an. Dieser ist zweckmäßigerweise in der Abtrennarmatur ausgebildet. Er führt vorzugsweise zu einer Ablassöffnung, an der das abgeschiedene Kondensat stetig oder intervallweise abgelassen werden kann.The condensate discharge opening is expediently followed by a discharge channel effecting the further removal of the separated condensate. This is expediently formed in the separation fitting. It preferably leads to a discharge opening, at which the separated condensate can be discharged continuously or at intervals.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Abführkanal fluidisch mit einem Kondensat-Sammelraum kommuniziert. In diesem Kondensat-Sammelraum sammelt sich das im Zentrifugalabschnitt abgeschiedene Kondensat an und wird von Zeit zu Zeit, insbesondere füllstandsabhängig, durch eine Ablassöffnung hindurch abgelassen.A particularly advantageous embodiment provides that the discharge channel communicates fluidically with a condensate collecting space. In this condensate collecting space, the condensate deposited in the centrifugal section collects and is discharged from time to time, in particular depending on the level, through a discharge opening.
Wenn der Kondensat-Sammelraum unabhängig von dem Abführkanal im Betrieb des Kondensatabscheiders mit Unterdruck beaufschlagt ist, kann die Effektivität des sich auf das abgeschiedene Kondensat beziehenden Abführvorganges weiter erhöht werden. Dadurch, dass die Kondensatabführöffnung der ankommenden Strömung des Druckmediums entgegengerichtet ist, kann kaum verhindert werden, dass auch eine gewisse Menge an Druckmedium in die Kondensatabführöffnung eintritt. Damit dieses Druckmedium in dem Kondensat-Sammelraum keinen zu einem Rückstau führenden Gegendruck aufbauen kann, wird in dem Kondensat-Sammelraum zweckmäßigerweise ein Unterdruck erzeugt, der eine Absaugwirkung zur Folge hat.If the condensate collecting space is subjected to negative pressure independently of the discharge channel during operation of the condensate separator, the effectiveness of the removal process relating to the separated condensate can be further increased. The fact that the Kondensatabführöffnung the incoming flow of the pressure medium is opposite, can hardly be prevented that also enters a certain amount of pressure medium in the Kondensatabführöffnung. So that this pressure medium in the condensate collecting space can not build up to a back pressure leading back pressure, a vacuum is expediently generated in the condensate collecting space, which has a suction effect.
Erzeugt wird der Unterdruck bevorzugt durch im Strömungskanal vorhandene Unterdruck-Erzeugungsmittel. Diese enthalten insbesondere eine Drosselstelle, an der das strömende Druckmedium beschleunigt wird und in deren Bereich der Unterdruckkanal in den Strömungskanal einmündet.The negative pressure is preferably generated by existing in the flow channel vacuum generating means. These contain, in particular, a throttle point, at which the flowing pressure medium is accelerated and in the region of which the vacuum channel opens into the flow channel.
Die Bogenlänge des gebogenen Zentrifugalabschnittes orientiert sich an den jeweiligen Gegebenheiten. Der Bogenwinkel, entlang dessen sich der Zentrifugalabschnitt um sein Krümmungszentrum herum erstreckt, wird insbesondere in Abhängigkeit von den herrschenden Druckverhältnissen und der erwarteten Partikelgröße der abzuscheidenden Flüssigkeitspartikel gewählt.The arc length of the bent centrifugal section is based on the particular circumstances. The arc angle along which the centrifugal section extends around its center of curvature is selected in particular as a function of the prevailing pressure conditions and the expected particle size of the liquid particles to be separated off.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn sich der Zentrifugalabschnitt über einen Bogenwinkel von mindestens 180° um sein Krümmungszentrum herum erstreckt. Wird ein Bogenwinkel von 360° gewählt, lässt sich sehr einfach eine Anordnung erzielen, bei der die beiden Endabschnitte eines zur Bildung des Zentrifugalabschnittes verwendeten strangförmigen Fluidleitungselementes mit gleicher Achsrichtung, jedoch einander entgegengesetzt orientiert sind. Dies vereinfacht die Integration des Kondensatabscheiders in einen bestehenden Fluidleitungsstrang. It has proved to be advantageous if the centrifugal section extends over an arc angle of at least 180 ° around its center of curvature. If an arc angle of 360 ° is selected, it is very easy to achieve an arrangement in which the two end sections of a strand-shaped fluid conduit element used to form the centrifugal section are oriented in the same axial direction but opposite to one another. This simplifies the integration of the condensate separator in an existing fluid line.
Zweckmäßig ist eine dahingehende Ausgestaltung, dass der Zentrifugalabschnitt des Strömungskanals in Form einer oder mehrerer schraubenlinienförmiger Windungen verläuft. Dies lässt sich sehr einfach mittels eines strangförmigen Fluidleitungselementes realisieren, das über einen schraubenwendelförmigen Längsverlauf verfügt.Appropriately, a pertinent embodiment that the centrifugal portion of the flow channel in the form of one or more helical turns runs. This can be realized very easily by means of a strand-shaped fluid line element which has a helical longitudinal course.
Der Abscheidevorgang lässt sich nicht nur durch Variation des Bogenwinkels, entlang dessen sich der Zentrifugalabschnitt erstreckt, variieren, sondern auch durch den Krümmungsradius.The deposition process can be varied not only by varying the arc angle along which the centrifugal section extends, but also by the radius of curvature.
Von Vorteil ist es, wenn der Zentrifugalabschnitt über seine gesamte Länge hinweg über eine konstante Krümmung verfügt. Hiervon abweichend kann der Zentrifugalabschnitt aber auch eine sich über seine Länge hinweg verändernde Krümmung haben.It is advantageous if the centrifugal section has a constant curvature over its entire length. Deviating from this, however, the centrifugal section can also have a curvature varying over its length.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:
Der in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer
Durch das Fluidleitungselement
Der Strömungskanal
Der Strömungskanal hat einenends eine Einspeiseöffnung
Im Betrieb des Kondensatabscheiders
Bei dem strangförmigen Fluidleitungselement handelt es sich zweckmäßigerweise um einen rohrförmigen Körper. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fluidleitungselement
Der Strömungskanal
Mit seinem einen bogenförmigen Längsverlauf aufweisenden Zentrifugalabschnitt
Bevorzugt erstreckt sich der Zentrifugalabschnitt
Unabhängig davon ist es von Vorteil, wenn die Bogenlänge des Zentrifugalabschnittes
Damit das Fluidleitungselement
Diese gewendelte Formgebung, bei der sich der Zentrifugalabschnitt
Der Strömungskanal
Das Fluidleitungselement
Wenn im Betrieb des Kondensatabscheiders
Das derart vom gasförmigen Druckmedium abgeschiedene Kondensat wird zweckmäßigerweise unter Mithilfe der Abtrennarmatur
Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann die Entsorgung des abgeschiedenen Kondensates auch ohne zwischengeschalteten Kondensat-Sammelraum
Das Abtrennen des abgeschiedenen Kondensats vom gasförmigen Druckmedium erfolgt mit Hilfe einer im Innern des Strömungskanals
Die Abtrennwand
Das als Kondensatgrenzschicht
Auf diese Weise ist die durch die Gasströmung herantransportierte Kondensatgrenzschicht
Bevorzugt ist die Abtrennwand
Das von der Kondensatabführöffnung
Beim Ausführungsbeispiel hat die Abtrennarmatur
Vorzugsweise ist sie einstückig mit dem Grundkörper
Wenn der Strömungskanal
Die Abtrennwand
Damit sich in dem Kondensat-Sammelraum
Die Unterdruck-Erzeugungsmittel
Bevorzugt ist die Abtrennarmatur
Die Abtrennwand
Von Vorteil ist dabei weiterhin, wenn das Fluidleitungselement
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt sich keine axiale Überlappung zwischen der Abtrennwand
Um die Austrittsleitung
Mittels der Austrittsleitung
Bei dem gasförmigen Druckmedium, mit dem der Kondensatabscheider
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011019481 B4 [0003] DE 102011019481 B4 [0003]
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