DE102015107856A1

DE102015107856A1 - Entfeuchtungsvorrichtung und Entfeuchtungsverfahren

Info

Publication number: DE102015107856A1
Application number: DE102015107856.2A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schwarz; Thomas Stegmaier; Jamal Sarsour
Original assignee: MAFAC Ernst Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: MAFAC Ernst Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2035-05-20
Also published as: DE102015107856B4

Abstract

Es wird eine Entfeuchtungsvorrichtung beschrieben. Gemäß einem Beispiel der Erfindung umfasst die Entfeuchtungsvorrichtung einen ersten Kanal mit einem Einlass, einem Auslass und einer Längsrichtung und einen gasdurchlässigen ersten Kondensationsfilter, der in dem ersten Kanal angeordnet ist und eine erste Befeuchtungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den ersten Kondensationsfilter zu befeuchten, sowie einen zweiten Kanal mit einem Einlass, einem ersten Auslass, einem zweiten Auslass und einer Längsrichtung, wobei der erste Auslass des zweiten Kanals in den Einlass des ersten Kanals mündet und die Längsrichtung des ersten Kanals und die Längsrichtung des zweiten Kanals einen Winkel einschließen, der zwischen 60° und 120° beträgt.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine Vorrichtung zur Entfeuchtung von Luft oder einem anderen Gas und ein Verfahren zur Entfeuchtung.
In verschiedensten technischen Bereichen entsteht warme feuchtehaltige Luft, die es abzukühlen gilt. Beispielsweise in Industriereinigungs- und trocknungsanlagen entsteht während des Reinigens von Werkteilen oder während des Trocknens von gereinigten Werkteilen warme, feuchte Prozessluft mit einer Temperatur von ca. 40 °C oder mehr, die nicht ohne weiteres an die Umgebung abgegeben werden kann bzw. soll. Gleiches gilt auch für Geschirrspülmaschinen oder auch für Klimaanlagen, die feuchte Raumluft entfeuchten und abkühlen und abgekühlte und entfeuchtete Luft in den zu klimatisierenden Raum zurückgeben.
Entfeuchtungsvorrichtungen sind beispielsweise in der DE 10 2007 030 573 A1 , der EP 1 575 693 B1 , der WO 2007 012344 A1 oder der WO 2011/020694 A2 beschrieben. Die DE 10 2008 042 069 A1 beschreibt eine Textilstruktur zur Gewinnung von Wasser aus der Umgebungsluft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine effiziente und kostengünstig zu realisierende Vorrichtung zur Entfeuchtung von Luft oder einem anderen Gas und ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel betrifft eine Entfeuchtungsvorrichtung. Die Entfeuchtungsvorrichtung umfasst einen ersten Kanal mit einem Einlass, einem Auslass und einer Längsrichtung und einen gasdurchlässigen ersten Kondensationsfilter, der in dem ersten Kanal angeordnet ist, sowie eine erste Befeuchtungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den ersten Kondensationsfilter zu befeuchten und einen zweiten Kanal mit einem Einlass, einem ersten Auslass, einem zweiten Auslass und einer Längsrichtung, wobei der erste Auslass des zweiten Kanals in den Einlass des ersten Kanals mündet und die Längsrichtung des ersten Kanals und die Längsrichtung des zweiten Kanals einen Winkel einschließen, der zwischen 60° und 120° beträgt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Entfeuchtungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst das Befeuchten eines gasdurchlässigen ersten Kondensationsfilters in einem ersten Kanal einer Entfeuchtungseinrichtung, wobei der erste Kanal einen Einlass, einen Auslass und eine Längsrichtung aufweist. Das Verfahren umfasst weiterhin das Einbringen eines Gases über einen zweiten Kanal, der einen Einlass, einen ersten Auslass, einen zweiten Auslass und eine Längsrichtung aufweist, in den ersten Kanal, wobei der erste Auslass des zweiten Kanals in den Einlass des ersten Kanals mündet und die Längsrichtung des ersten Kanals und die Längsrichtung des zweiten Kanals einen Winkel einschließen, der zwischen 60° und 120° beträgt.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Die Figuren dienen zur Erläuterung des Grundprinzips, so dass nur solche Merkmale, die hierfür notwendig sind, in den Figuren dargestellt sind bzw. nachfolgend im Detail erläutert sind.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entfeuchtungsvorrichtung mit einem befeuchteten Kondensationsfilter;
2 zeigt eine Entfeuchtungsvorrichtung mit zwei Kondensationsfiltern, von denen ein Kondensationsfilter befeuchtet ist;
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entfeuchtungsvorrichtung mit drei Kanälen und zwei Kondensationsfiltern;
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entfeuchtungsrichtung mit drei Kanälen und drei Kondensationsfiltern; und
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entfeuchtungsvorrichtung mit drei Kanälen und vier Kondensationsfiltern.
Das Entfeuchten von feuchtehaltiger Luft stellt, in Abhängigkeit des erforderlichen Trocknungsgrades hohe Anforderungen an eine Entfeuchtungsvorrichtung. Die zu entfeuchtende Luft kann beispielsweise zumindest teilweise aus Umgebungsluft bestehen. Ferner kann diese Luft ein Gasgemisch, auch ohne Umgebungsluftanteile, sowie ein Aerosol oder Dampf oder auch eine entsprechende Mischform dieser Luftkonfigurationen sein. Die Luft kann zusätzlich auf verschiedene Weise verunreinigt sein. Um diesen breiten Einsatzbereich der nachfolgend erläuterten Entfeuchtungsvorrichtung zu verdeutlichen wird das zu trocknende Medium (Gas- und Gasgemische) im weiteren Verlauf verallgemeinernd mit Gas bezeichnet. Das Gas kann Feuchtigkeit (gelöst) und auch Wasser (übersättigt, z. B. als Aerosol) enthalten. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer solchen Entfeuchtungsvorrichtung beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen nur zur Veranschaulichung und sollen ein erleichtertes Verständnis der Erfindung ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Entfeuchtungsvorrichtung ist in 1 dargestellt. Hierbei umfasst die Entfeuchtungsvorrichtung einen ersten Kanal 1 mit einem Einlass 11 und einen Auslass 12. Sowohl der Einlass 11, als auch der Auslass 12 können mit einem beliebigen weiteren Kanal oder direkt mit der Umgebung für einen Gasaustausch in Verbindung stehen. Zusätzlich sind in 1 Längsrichtungen L1, L2 dargestellt, die die Strömungsrichtung des Gases angeben. Für die Funktionsweise der Entfeuchtungsvorrichtung kann es günstig sein, dass der erste Kanal 1 im Wesentlichen in vertikaler Richtung zur Erdoberfläche verläuft. Aus dem Gas kondensierte Feuchtigkeitsanteile werden im Folgenden zusammenfassend als Kondensat bezeichnet.
Die Entfeuchtungsvorrichtung weist wenigstens einen ersten Kondensationsfilter 13 auf, der in dem ersten Kanal 1 angeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel liegt der Kondensationsfilter 13 teilweise ringsum an den Seitenwänden des ersten Kanals 1 an. Dieser Kondensationsfilter 13 ist als gasdurchlässiger Kondensationsfilter 13 ausgeführt und kann aus verschiedensten Materialien und Materialverbunden bestehen und von beliebiger Struktur sein. Die Beschaffenheit des Kondensationsfilters 13 wird nachfolgend noch näher erläutert. Zusätzlich zum ersten Kanal 1 weist die Entfeuchtungsvorrichtung einen zweiten Kanal 2 mit einem Einlass 21, einem ersten Auslass 22, einem zweiten Auslass 23 und einer Längsrichtung L2 auf. In 1 bezeichnet L2 die Strömungsrichtung des Gases in den zweiten Kanal 2. Die beiden Kanäle 1, 2 stehen derart miteinander in Verbindung, dass der erste Auslass 22 des zweiten Kanals 2 in den Einlass 11 des ersten Kanals 1 mündet. Die Längsrichtung L1 des ersten Kanals 1 und die Längsrichtung L2 des zweiten Kanals 2 schließen einen Winkel α ein. Der Wert des Winkels α kann beispielsweise zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100° liegen. Für ein verbessertes Strömungsverhalten können auch andere Werte des Winkels α eingesetzt werden.
Die Strömung des zu entfeuchtenden Gases kann mit Hilfe eines geeigneten Gebläses 4 erreicht werden. Dieses Gebläse 4 kann grundsätzlich an beliebiger Stelle teilweise in oder an der Entfeuchtungsvorrichtung angeordnet sein. Abhängig von der Position kann das Gebläse 4 das Gas durch die Kanäle 1, 2 drücken oder mittels Unterdruck durch die Kanäle 1, 2 ziehen. Das Gebläse 4 kann insbesondere derart ausgeführt sein, dass eine konstante Strömung sowohl im ersten Kanal 1 als auch in dem zweiten Kanal 2 sowie in gegebenenfalls angeschlossenen weiteren Kanälen erreicht wird. Ein Gebläse 4 kann empfindlich gegenüber eines hohen Feuchtigkeitsgehaltes im Gas sein. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Gebläse 4 deshalb am Auslass 12 das erste Kanals 1 angeordnet. Dieser Auslass 12 des ersten Kanals 1 bildet den Auslass 12 der Entfeuchtungsvorrichtung. Durch die Anordnung des Gebläses 4 am Auslass 12 der Entfeuchtungsvorrichtung wird gewährleistet, dass das Gebläse 4 nur bereits getrocknetes Gas fördert. Dies kann beispielsweise positive Auswirkungen auf die Haltbarkeit und den Wartungsaufwand sowie die Anschaffungskosten des Gebläses 4 haben.
Das Gebläse 4 ist optional und kann weggelassen werden, insbesondere dann, wenn das Gas bereits unter Druck in die Entfeuchtungsvorrichtung eintritt und dieser Druck ausreicht, das Gas kontinuierlich durch die Entfeuchtungsvorrichtung strömen zu lassen.
Der Kondensationsfilter 13 kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Der Kondensationsfilter 13 kann insbesondere so gestaltet sein, dass er eine möglichst große Oberfläche, sowohl an seinen Außenflächen als auch im durchströmten Inneren aufweist. Die große Oberfläche ermöglicht eine effektive Entfeuchtung des Gases, wie nachfolgend noch erläutert wird. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, kommen verschiedene Strukturen in Betracht. Grundsätzlich gilt, dass sich jede Struktur und jeder Werkstoff eignet, der im fertig gestellten Kondensationsfilter 13 eine geeignete Porosität aufweist. Die Porosität eines Werkstoffes kann durch folgende Verhältnismäßigkeit bestimmt werden:
Je höher die Porosität eines Werkstoffes ist, umso größer ist die Oberfläche des Werkstoffes die mit dem umgebenden oder durchströmenden Gas in Kontakt treten kann. In der voranstehenden Formel bezeichnet Φ die Porosität des Werkstoffes. Diese Größe ist dimensionslos. V_H bezeichnet das Volumen aller Hohlräume und VF bezeichnet das Reinvolumen des Werkstoffes. Das "Reinvolumen" ist das Volumen das abzüglich aller Hohlräume verbleibt. Für die Beurteilung der wirksamen Oberfläche des Kondensationsfilters 13 ist neben der Porosität auch die Oberflächenrauigkeit wichtig. Durch die Kombination aus einer hohen Porosität mit einer hohen Oberflächenrauigkeit kann eine geeignet hohe wirksame Oberfläche resultieren. Gemäß einem Beispiel besitzt das Material des ersten Kondensationsfilters 13 eine Porosität von weniger als etwa 0,1.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Kondensationsfilter 13 eine Faserstruktur auf. Die Fasern können sowohl gerichtet als auch ungerichtet im Kondensationsfilter 13 angeordnet sein. Die Fasern können beispielsweise in einem Gewirke, einem Gewebe, einem Gestrick oder einem Vlies oder einer anderen zwei- oder mehrdimensionalen Struktur vorhanden sein. Das durchströmende, übersättigte Gas kondensiert an den Fasern.
Auch eine Schwamm- oder Schaumstruktur kann für den ersten Kondensationsfilter 13 verwendet werden. Ferner können auch Gitterstrukturen jeglicher Art für den Einsatz in der Entfeuchtungsvorrichtung verwendet werden. Gemäß einem weiteren Beispiel umfasst der Kondensationsfilter 13 Schüttgut aus Festkörpern, wie beispielsweise kleine Metallkörper, Kunststoffkörper, Keramikkörper oder auch Steine.
Die zur Entfeuchtung verwendeten Strukturen des Kondensationsfilters 13 können verschiedenartige Materialien oder Materialverbunde umfassen. Beispiele sind textile Werkstoffe, Metalle, Keramiken oder Kunststoffe. Insbesondere können beispielsweise textile Werkstoffe aus Naturfasern oder aus Kunstfasern eingesetzt werden. Beispiele für solche Kunstfasern sind Polymerfasern, wie beispielsweise Fasern aus Polypropylen (PP), Polyester, Polytetrafluor, Polyamid und/oder Polyethylen (PE). Die Fasern können insbesondere als Monofilamente realisiert sein. Je nach Anwendungsfall und Feuchtegehalt des Gases können die textilen Fasern auch hydrophob beschichtet sein. Ein Vollsaugen des Kondensationsfilters 13 kann dadurch verhindert werden und die Entfeuchtungswirkung bleibt so über einen langen Betriebszeitraum erhalten, bzw. Anhaftungen und Ablagerungen von z. B. Schmutzstoffen, oder auch anderen luftgetragenen Inhaltsstoffen können dadurch reduziert werden. Außerdem kann bei allen erwähnten Werkstoffen eine Beschichtung oder ein mechanisches Aufrauen der Oberfläche vorhanden sein. Darüber hinaus können die erläuterten Fasern so ausgebildet sein, dass sie Kapillarkanäle an der Faseroberfläche bzw. der Monofilament-Oberfläche aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst wenigstens eines der zuvor oder nachfolgend noch erläuterten Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 mehrere übereinandergestapelte Matten aus einer oder mehreren der oben genannten Fasern. Diese Matten können gewoben, gewirkt oder auch gefilzt sein.
Gemäß einem weiteren Beispiel wird zunächst eine dünne Matte hergestellt (die auch als zweidimensionale Struktur bezeichnet werden kann). Ausgehend von dieser Matte wird anschließend der Kondensationsfilter mit einer gewünschten Dicke bzw. Dichte hergestellt. Dies kann beispielsweise durch Tiefziehen erfolgen. Dadurch ist es möglich, unterschiedlich kompakte Matten herzustellen, welche von unterschiedlicher Dicke sein können und die unterschiedliche Wasser-Abscheidegrade haben können.
Die Funktionsweise der Entfeuchtungsvorrichtung gemäß 1 wird nachfolgend erläutert. Im Betrieb der Entfeuchtungsvorrichtung strömt das zu entfeuchtende Gas über den Einlass 21 des zweiten Kanals 2 in den zweiten Kanal 2, durchströmt den zweiten Kanal 2 in dessen Längsrichtung L2, wird an einem dem Einlass 21 gegenüberliegenden Ende des zweiten Kanals 2 in Richtung des ersten Ausgangs 22 umgelenkt und strömt über den ersten Ausgang 22 und den Eingang 11 in den ersten Kanal 1. Im ersten Kanal 1 strömt das Gas entgegen der Schwerkraft durch den Kondensationsfilter 13. Man kann deshalb von einer Gegenstrom-Kondensation sprechen. Die Aufgabe des Kondensationsfilters 13 besteht unter anderem darin, dem Gas beim Durchströmen Feuchtigkeit zu entziehen. Dies geschieht in erster Linie dadurch, dass der Kondensationsfilter 13 eine große Oberfläche aufweist, an der die im Gas enthaltenen Feuchtigkeitsanteile kondensieren können. Das Kondensat fließt in dem ersten Kondensationsfilter 13 aufgrund der Schwerkraft nach unten (entgegen der eingezeichneten Längsrichtung L1). Das Kondensat fließt aus dem Kondensationsfilter 13 in den zweiten Kanal 2, von wo es über den zweiten Auslass 23 abgeführt wird.
Das Kondensieren des Gases in dem ersten Kondensationsfilter 13 kann durch ein Befeuchten des Kondensationsfilters 13 verstärkt werden. Hierzu kann eine Befeuchtungseinrichtung 15 vorhanden sein, die den Kondensationsfilter 13 befeuchtet. Diese Befeuchtungseinrichtung 15 kann beispielsweise Sprühdüsen aufweisen, die einen Sprühstrahl auf den ersten Kondensationsfilter 13 richten. Als Befeuchtungsmittel kann beispielsweise, zumindest teilweise, Wasser verwendet. Alternativ kann ein Gemisch aus Wasser und speziellen Zusatzstoffen eingesetzt werden. Insbesondere kann ein Befeuchtungsmittel eingesetzt werden, welches eine geringere Temperatur als das Gas aufweist. Das getrocknete Gas kann dadurch in einem Verfahrensschritt zusätzlich abgekühlt und die Kondensation dadurch erleichtert bzw. erweitert werden. Das eingespritzte Befeuchtungsmittel liefert Kondensationskeime und ermöglicht dadurch, mehr Feuchtigkeit kondensieren zu lassen, als dies bei einem trockenen Kondensationsfilter 13 der Fall wäre. Das liegt daran, dass die Tropfen des Befeuchtungsmittels durch Anlagerung von kleineren Tröpfchen des Gases stetig wachsen. Die Tropfen wachsen bis sie schwer genug sind, dass sie selbstständig in Richtung der Schwerkraft, und damit im Gegenstrom zur Luft in den zweiten Kanal 2 abfließen.
Der zweite Kanal 2 kann eine Prallwand 26 aufweisen. Diese Prallwand 26 trägt zusätzlich zur Entfeuchtung des Gases bei. Das durch den zweiten Kanal 2 strömende Gas wird an der Prallwand 26 abgebremst, umgelenkt und es kommt zur Kondensation durch die Kollision von Feuchteanteilen, die sich mit der Zeit zu größeren Tropfen vereinen. Das so gebildete Kondensat läuft ebenfalls in Richtung des Auslasses 23 ab. Es kann in diesem Zusammenhang von einer „Umlenkkondensation“ gesprochen werden. Zur Steigerung der Kondensation an der Prallwand 26 kann in einem Ausführungsbeispiel, die Prallwand 26 zusätzlich gekühlt werden. Dies kann beispielsweise durch eine Flüssigkeitskühlung (in den Figuren nicht dargestellt) realisiert werden, die an der Seite der Prallwand 26 angeordnet ist, die dem strömenden Gas abgewandt ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Prallwand 26 des zweiten Kanals 2 weiter modifiziert werden. Auf der dem Gas zugewandten Seite der Prallwand 26 können Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 angebracht werden. Genauso kann die Prallwand 26 an dieser Seite beispielsweise mit einer Rohrschlange bestückt werden, durch die kaltes Wasser zur Kühlung fließt. Dies würde einen Kondensationseffekt an der Prallwand 26 durch zusätzliche Kondensation an den Oberflächen der Rohre noch weiter steigern. Es können auch andere Kondensationseinrichtungen an der Prallwand 26 angebracht werden, insbesondere auch Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35. Das Kondensat, das während des Betriebes der Entfeuchtungsvorrichtung in den zweiten Kanal 2 zurückfließt, wird vom zweiten Kanal 2 aufgefangen. Der zweite Kanal 2 kann im Bereich des Auslasses 23 einen Absperrhahn 24 bzw. ein Automationsventil aufweisen. Der Auslass 23 mit Absperrhahn 24 dient zum erleichterten Ablassen des Kondensats.
Wie den Figuren zu entnehmen ist, kann eine Bodenfläche 25 des zweiten Kanals 2 alternativ schräg ausgeführt sein (in den Figuren gestrichelt dargestellt). Die Bodenfläche neigt sich hierbei in Längsrichtung L2 in Richtung des Auslasses 23. Dadurch sammelt sich das Kondensat am tiefsten Punkt des zweiten Kanals 2 und kann dort über den Ablauf 23 abgelassen werden kann.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entfeuchtungsvorrichtung dargestellt. Diese Entfeuchtungsvorrichtung basiert auf der in 1 dargestellten und weist einen zweiten Kondensationsfilter 14 auf. Dieser ist im ersten Kanal 1 in Längsrichtung L1 beabstandet zu dem ersten Kondensationsfilter 13 angeordnet und wird in diesem Ausführungsbeispiel nicht zusätzlich befeuchtet. Eine Befeuchtung ist jedoch grundsätzlich möglich. Ein solcher nicht zusätzlich befeuchteter Kondensationsfilter 14 wird nachfolgend als trockener Kondensationsfilter bezeichnet, wenngleich der Kondensationsfilter 14 während des Betriebs aufgrund von Kondensation feucht werden kann. Der Kondensationsfilter 14 entzieht dem Gas beim Durchströmen zusätzliche Feuchtigkeit. Dies geschieht auf Grundlage der bereits beschriebenen Wirkprinzipien. Die Oberfläche des Kondensationsfilters 14 dient als Anlagerungspunkt für die im Gas enthaltene Feuchtigkeit. Zugleich kann das Gas von Verunreinigen und Geruchsstoffen über die kondensierenden, verflüssigenden Wasserphasen befreit werden. Der Aufbau und das Material des Kondensationsfilters 14 kann mit dem des Kondensationsfilters 13 identisch sein oder zumindest ähnlich sein, und der Kondensationsfilter 14 kann im Betrieb optional befeuchtet werden. Es ist auch denkbar, dass der Kondensationsfilter 14 vom Kondensationsfilter 13 in Material und Struktur verschieden ist. Gleiches gilt auch für die weiteren Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 3 dargestellt ist, weist die Entfeuchtungsvorrichtung einen dritten Kanal 3 auf. Dieser dritte Kanal 3 steht mit dem zweiten Kanal 2 mechanisch in Verbindung. Ein Auslass 32 dieses dritten Kanals 3 mündet in den Einlass 21 des zweiten Kanals 2. Außerdem weist der dritte Kanal 3 einen Einlass 31 auf. Der zweite Kanal 2 schließt mit dem dritten Kanal 3 einen Winkel β ein. Dieser Wert des Winkels β kann in einem Bereich von 60° bis 120°, insbesondere zwischen 80° und 100° liegen. Ferner kann sich der dritte Kanal 3 parallel zum ersten Kanal 1 erstrecken, so dass die Längsrichtung L1 und die Längsrichtung L3 annähernd parallel zueinander verlaufen. Eine derartige parallele Anordnung der Kanäle 1 und 3 ist jedoch nicht zwingend notwendig. Wie in 3 dargestellt ist, bilden die drei Kanäle 1, 2, 3 eine im Wesentlichen U-förmige Entfeuchtungsvorrichtung. Im Betrieb strömt das zu entfeuchtende Gas über den Einlass 31 in den dritten Kanal 3 ein. Das Gas durchströmt den dritten Kanal 3 in Längsrichtung L3 (Richtung der Schwerkraft) und fließt am unteren Ende des dritten Kanals 3 über den Auslass 32 in den zweiten Kanal 2. Die Fließrichtung des Kondensats und die Strömungsrichtung verlaufen im dritten Kanal 3 in gleicher Richtung und man kann deshalb von einer Gleichstrom-Kondensation sprechen. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Kondensationsfilter 33 im dritten Kanal 3 angeordnet sein, welcher ebenfalls mit einer Befeuchtungseinrichtung 34 befeuchtet werden kann. Die Befeuchtung erfolgt dabei nach den gleichen Mechanismen, wie bereits zuvor für den ersten Kondensationsfilter 13 beschrieben wurde. Der Kondensationsfilter 33 kann so realisiert werden, wie dies zuvor im Zusammenhang mit dem befeuchteten Kondensationsfilter 13 im ersten Kanal 1 beschrieben wurden. Der befeuchtete Kondensationsfilter 13 in dem ersten Kanal 1 und der befeuchtete Kondensationsfilter 33 in dem dritten Kanal 3 können hinsichtlich Materialzusammensetzung und Aufbau in gleicher Weise realisiert sein, können jedoch auch unterschiedlich ausgestaltet sein.
Zusätzlich kann nach 4 der bereits zuvor erläuterte trockene Kondensationsfilter 14 im ersten Kanal 1 angeordnet sein. Wie bereits beschrieben wurde, sind die Kondensationsfilter 13, 14 im ersten Kanal 1 angeordnet und um den Kondensationsfilter 33 im dritten Kanal 3 ergänzt.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier hintereinander angeordneten Kondensationsfiltern 13, 14, 33, 35, nämlich dem befeuchteten Kondensationsfilter 13 und dem trockenen Kondensationsfilter 14 im ersten Kanal 1 und dem befeuchteten Kondensationsfilter 33 und einem weiteren trockenen Kondensationsfilter 35 in dem dritten Kanal 3. Der trockene (nicht aktiv befeuchtete) Kondensationsfilter 35 ist im dritten Kanal 3 in Längsrichtung L3 beabstandet zu dem befeuchteten Kondensationsfilter 33 angeordnet, so dass zwischen dem befeuchteten Kondensationsfilter 33 und dem trockenen Kondensationsfilter 35 ein Zwischenraum gebildet ist, in dem Flüssigkeitstropfen vom befeuchteten Kondensationsfilter 33 auf den Kondensationsfilter 35 herabfallen. An diesen Flüssigkeitstropfen (Kondensationskeimen) kann weitere Feuchtigkeit des Gases kondensieren. Dadurch entsteht im Zwischenraum eine „Regenzone“, die den Grad der Kondensation in der Entfeuchtungsvorrichtung zusätzlich steigert.
Es sei erwähnt, dass ein dritter Kanal 3 mit einem befeuchteten Kondensationsfilter 33 und einem trockenen Kondensationsfilter 35, wie er in 5 dargestellt ist, auch mit einem ersten Kanal 1 kombiniert werden kann, in dem nur der befeuchtete Kondensationsfilter 13 vorhanden ist, also einem ersten Kanal 1, wie er in 2 dargestellt ist.
Anhand der 5 wird nachfolgend ein Beispiel eines Entfeuchtungsverfahrens beschrieben. Im Betrieb der Entfeuchtungsvorrichtung werden die Kondensationsfilter 13, 33 kontinuierlich oder intervallweise mit einem vorzugsweise gegenüber der Temperatur des Gasstromes kühleren Befeuchtungsmittel befeuchtet. Die zentrale Aufgabe der Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 besteht darin, zusätzlich zur Befeuchtungseinheit eine immense Oberflächenvergrößerung des flüssigen Befeuchtungsmittels zu generieren. Gleichzeitig wird kontinuierlich das Gas durch die Kanäle 1, 2, 3 und die Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 geleitet. Beim Durchströmen der einzelnen Kondensationsfilter 13, 14, 33 35 und beim Vorbeiströmen des Gases an der Prallwand 26 wird dem Gas schrittweise durch molekulare Kollision und Koaleszenz mit dem Befeuchtungsmittel und begleitender Kondensation sowie Temperaturabsenkung vom mikroskopischen bis zum makroskopischen Tropfen durch das zunehmende Tropfenwachstum die Feuchtigkeit schrittweise entzogen. Für einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten kann das Gas mehrfach durch die Entfeuchtungsvorrichtung geleitet werden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann über einen Bypass auch nur ein Teil des getrockneten Gases zumindest ein weiteres Mal durch die Entfeuchtungsvorrichtung geleitet werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Kondensat, neben der Entnahme mit anschließender Entsorgung, auch für die Unterstützung weiterer Prozessschritte genutzt werden, z. B. als vorgewärmtes Prozesswasser (direkte Rekuperation der Abwärme der Prozessabluft zur Frischwasser-Vorwärmung). Ferner kann beispielhaft auch die Verwendung für einen Wärmetauscher angeführt werden. Das Kondensat kann über einen Wärmetauscher zur Kühlung oder Erwärmung von anderen Flüssigkeitskreisläufen oder anderen Maschinenteilen eingesetzt werden.
Die Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 können in der Reihenfolge ihrer Anordnung von der der Beschreibung oder den Zeichnungen abweichen. Die Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 können, je nach Anwendungsfall beliebig angeordnet sein. Die Abstände der Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 zueinander können individuell ausgeführt sein. Es ist auch möglich die Kondensationsfilter 13, 14, 33, 35 derart anzuordnen, dass sie miteinander in Kontakt stehen. Zusätzlich kann die Entfeuchtungsvorrichtung durch weitere Filter erweitert werden. Hierbei kommen beispielsweise feinstrukturierte Filtersysteme in Frage, die die verbleibende Restfeuchte oder Verunreinigungen von Geruchsstoffen, ggf. auch Keimen sowie Spuren flüssiger oder auch feinstpartikulären Verunreinigungen durch die geringere Maschenweite herausfiltern.
Die gesamte Entfeuchtungsvorrichtung kann konzipiert sein für ein extrem kompaktes und bauraumreduziertes Entfeuchten warmer Prozessabluft (ca. 40–90 °C) aus industriellen Reinigungsmaschinen – dabei werden die in der Prozessabluft enthaltenden Verunreinigungen (z. B. Schmutzstoffe partikulär sowie filmisch, Gerüche) systemtechnisch nahezu eliminiert und die enthaltende Prozessluft-Wärme durch direkte Rekuperation in die Befeuchtungslösung energieeffizient übertragen, welche für weitere Prozesse innerhalb der Maschine genutzt werden kann.
Die derart gereinigte Abluft kann direkt in den Arbeitsraum der Fabrikhalle zurückgespeist werden – es kann dadurch eine hervorragende arbeitshygienische Luftatmosphäre im Wirkungsumfeld der Industrie-Reinigungsmaschine gewährleistet werden.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Vorrichtung einen Strömungsquerschnitt zwischen beispielsweise 0,04 m² und 0,1 m². Die Form des Querschnitts kann rund, rechteckig, insbesondere quadratisch, oder polygonal sein. Die Gesamtlänge der drei Kanäle 1, 2, 3, also vom Einlass 31 des dritten Kanals 3 bis zum Auslass 12 des ersten Kanals 1 beträgt beispielsweise zwischen 2m und 3m.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007030573 A1 [0003]
EP 1575693 B1 [0003]
WO 2007012344 A1 [0003]
WO 2011/020694 A2 [0003]
DE 102008042069 A1 [0003]

Claims

Entfeuchtungsvorrichtung, die aufweist: einen ersten Kanal (1) mit einem Einlass (11), einem Auslass (12) und einer Längsrichtung (L1); einen gasdurchlässigen ersten Kondensationsfilter (13), der in dem ersten Kanal (1) angeordnet ist; eine erste Befeuchtungsvorrichtung (15), die dazu ausgebildet ist, den ersten Kondensationsfilter (13) zu befeuchten; und einen zweiten Kanal (2) mit einem Einlass (21), einem ersten Auslass (22), einem zweiten Auslass (23) und einer Längsrichtung (L2), wobei der erste Auslass (22) des zweiten Kanals (2) in den Einlass (11) des ersten Kanals (1) mündet und die Längsrichtung (L1) des ersten Kanals (1) und die Längsrichtung (L2) des zweiten Kanals (2) einen Winkel (α) einschließen, der zwischen 60° und 120° beträgt.
Entfeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der gasdurchlässige Kondensationsfilter (13) zumindest teilweise durch eine der folgenden Strukturen gebildet ist: eine Faserstruktur, eine Fadenstruktur, eine Monofilamentstruktur.
Entfeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der gasdurchlässige Kondensationsfilter (13) zumindest teilweise von einer Gitter- oder einer Lamellenstruktur gebildet wird.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der gasdurchlässige Kondensationsfilter (13) zumindest teilweise eine der folgenden Strukturen aufweist: eine Schwammstruktur eine Schüttung von Festkörpern.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: einen gasdurchlässigen zweiten Kondensationsfilter (14), der in dem ersten Kanal (1) angeordnet ist, wobei der erste Kondensationsfilter (13) in der Längsrichtung (L1) näher an dem Einlass (11) des ersten Kanals (1) angeordnet ist als der zweite Kondensationsfilter (14).
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Längsrichtung (L1) des ersten Kanals (1) im Wesentlichen in vertikaler Richtung verläuft.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Längsrichtung (L1) des ersten Kanals (1) und die Längsrichtung (L2) des zweiten Kanals (2) einen Winkel (α) einschließen, der zwischen 80° und 100° beträgt.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2–4, bei der der erste Kondensationsfilter (13) und der zweite Kondensationsfilter (14) jeweils ringsum an Seitenwänden des ersten Kanals (1) anliegen.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: ein Gebläse (4), das am Auslass (12) des ersten Kanals (1) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, einen Unterdruck in dem ersten Kanal (1) zu erzeugen.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste Befeuchtungsvorrichtung (15) wenigstens ein Flüssigkeitsrohr mit einem Flüssigkeitsauslass aufweist, das dazu ausgebildet ist, Flüssigkeit an den ersten Kondensationsfilter (13) abzugeben.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: einen dritten Kanal (3) mit einem Einlass (31), einem Auslass (32) und einer Längsrichtung (L3), wobei der Auslass (32) in den Einlass des zweiten Kanals (2) mündet; einen gasdurchlässigen dritten Kondensationsfilter (33), der in dem dritten Kanal (3) angeordnet ist; und eine zweite Befeuchtungsvorrichtung (34), die dazu ausgebildet ist, den dritten Kondensationsfilter (34) zu befeuchten, wobei die Längsrichtung (L3) des dritten Kanals (3) und die Längsrichtung (L2) des zweiten Kanals (2) einen Winkel (β) einschließen, der zwischen 60° und 120° beträgt.
Entfeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, die weiterhin aufweist: einen gasdurchlässigen vierten Kondensationsfilter (35), der in dem dritten Kanal (3) angeordnet ist, wobei der dritte Kondensationsfilter (34) in der Längsrichtung (L3) des dritten Kanals (3) näher an dem Einlass (31) des dritten Kanals (3) angeordnet ist als der zweite Kondensationsfilter (35).
Entfeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der der vierte Kondensationsfilter (35) in der Längsrichtung (L3) des dritten Kanals (3) beabstandet zu dem dritten Kondensationsfilter (34) angeordnet ist.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7–10, bei der die zweite Befeuchtungsvorrichtung (34) wenigstens ein Flüssigkeitsrohr mit einem Flüssigkeitsauslass aufweist, das dazu ausgebildet ist, Flüssigkeit an den dritten Kondensationsfilter (34) abzugeben.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7–11, bei der die Längsrichtungen (L1, L3) des ersten Kanals (1) und des dritten Kanals (3) im Wesentlichen parallel verlaufen.
Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8–12, bei der der dritte Kondensationsfilter (33) und der vierte Kondensationsfilter (35) jeweils ringsum an Seitenwänden des dritten Kanals (3) anliegen.
Entfeuchtungsverfahren, das aufweist: Befeuchten eines gasdurchlässigen ersten Kondensationsfilters (13) in einem ersten Kanal (1) einer Entfeuchtungseinrichtung, wobei der erste Kanal (1) einen Einlass (11), einen Auslass (12) und eine Längsrichtung (L1) aufweist; Einbringen eines Gases über einen zweiten Kanal (2), der einen Einlass (21), einen ersten Auslass (22), einen zweiten Auslass (23) und eine Längsrichtung (L2) aufweist, in den ersten Kanal (1), wobei der erste Auslass (22) des zweiten Kanals (2) in den Einlass (11) des ersten Kanals (1) mündet und die Längsrichtung (L1) des ersten Kanals (1) und die Längsrichtung (L2) des zweiten Kanals (2) einen Winkel (α) einschließen, der zwischen 60° und 120° beträgt.
Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin aufweist: Befeuchten des ersten Kondensationsfilters (13) mittels einer Befeuchtungsvorrichtung (15).
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das weiterhin aufweist: Einbringen des Gases über einen dritten Kanal (3) in den zweiten Kanal (2), wobei der dritte Kanal einen gasdurchlässigen weiteren Kondensationsfilter (33) aufweist und wobei die Längsrichtung (L3) des dritten Kanals (3) und die Längsrichtung (L2) des zweiten Kanals (2) einen Winkel (β) einschließen, der zwischen 60° und 120° beträgt.
Verfahren nach Anspruch 19, das weiterhin aufweist: Befeuchten des weiteren Kondensationsfilters (33) mittels einer Befeuchtungsvorrichtung (34).
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem wenigstens einer der ersten und dritten Kanäle (1, 3) einen weiteren Kondensationsfilter (14, 35) aufweist, der nicht aktiv befeuchtet wird.