DE102017211765A1

DE102017211765A1 - Impaktor zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Gasströmung

Info

Publication number: DE102017211765A1
Application number: DE102017211765.6A
Authority: DE
Inventors: Armando Coelho; Alfred Elsässer; Volker Kirschner; Thomas Riemay; Stefan Ruppel; Markus Steppe
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-01-10
Also published as: WO2019011773A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Impaktor (1) zum Abscheiden flüssiger und/oder fester Verunreinigungen aus einer Gasströmung, wobei der Impaktor (1) aus einer Lochwand (3), die mehrere Durchtrittsöffnungen (4) aufweist, sowie aus einer Prallwand (2) besteht. Die Gasströmung durchströmt die Lochwand (3) und trifft auf die Prallwand (2), an der Verunreinigungen aus der Gasströmung abgeschieden werden. Die Lochwand (3) weist mehrere Ringkragen (5) auf, die jeweils eine Durchtrittsöffnung (4) einfassen und in Richtung zur Prallwand (2) von der Lochwand (3) abstehen. Die Prallwand (2) ist an ihrer der Lochwand (3) zugewandten Anströmseite gasdurchlässig ausgestaltet.Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Prallwand (2) unmittelbar mit den Stirnseiten (16) der Ringkragen (5) der Lochwand (3) in Kontakt steht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Impaktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Impaktoren dieser Art dienen dazu, Verunreinigungen wie Öl oder Rußpartikel aus einer Gasströmung abzuscheiden. Diese Impaktoren werden bevorzugt in Kraftfahrzeugen zur Reinigung von Blow-By Gasen eingesetzt, die aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine abgeführt werden müssen, um einen unzulässigen Druckanstieg im Kurbelgehäuse zu verhindern.
Aus der DE 10 2012 223 643 A1 ist eine gattungsgemäße Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einer Gasströmung bekannt, welche einen Rohraum, in den verunreinigte Gasströmung eintritt, und einen Reinraum, aus dem gereinigte Gasströmung austritt, umfasst. Eine Trennwand, die Rohraum und Reinraum voneinander trennt, weist eine Lochwand mit mehreren Durchtrittsöffnungen auf, durch welche eine Gasströmung von dem Rohraum in den Reinraum strömen kann. An einer dem Reinraum zugewandten Wandaustrittsseite der Trennwand ist eine, die Lochwand abdeckende, gasdurchlässige Abscheidestruktur angeordnet, die aus der Gasströmung Verunreinigungen abscheidet. Die gasdurchlässige Abscheidestruktur, die als eine Art Prallwand fungiert, kann an der Trennwand befestigt sein, woraus sich ein vereinfachter Aufbau der Einrichtung ergibt. Die Prallwand ist an der Abströmseite der Lochwand derart angeordnet, dass die Gasströmung möglichst senkrecht auf die Prallwand trifft. An den Durchtrittsöffnungen der Lochwand sind Ringkragen derart angeordnet, dass je ein Ringkragen eine Durchtrittsöffnung einfasst und in Richtung der Prallwand von der Lochwand abstehen.
Aus DE 15 44 126 A1 ist eine andere Einrichtung zum Abscheiden von Nebel aus einer Gasströmung bekannt, bei dem die Gasströmung auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, wodurch Nebeltröpfchen mit hohem Impuls auf eine Prallwand auftreffen, an der die Nebeltröpfchen zerplatzen und hinabrieseln, während die Gasströmung umgelenkt wird. Die Prallwand ist z.B. mit metallischen Fasern beschichtet.
Nachteilig bei den bislang bekannten Impaktoren ist, dass die Prallwand genau auf die Maße der Lochwand abgestimmt sein muss, da beide Bauteile miteinander kompatibel sein müssen. Ferner ist nachteilig, dass bereits abgeschiedene Partikel erneut von der Gasströmung mitgerissen werden können.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Impaktor der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Impaktor bereit zu stellen, bei dem eine Prallwand direkt an den Ringkragen einer Lochwand angeordnet ist. Die Prallwand besteht an ihrer der Lochwand zugewandten Anströmseite aus einer gasdurchlässigen Abscheidestruktur. Die Gasströmung durchströmt die Durchtrittsöffnungen der Lochwand und die Ringkragen und trifft anschließend direkt auf die gasdurchlässige Abscheidestruktur, die eine Eintritts- oder Anfangslage der Prallwand bildet. Dies ist bei der Auslegung eines Impaktors bezüglich des Abscheidegrads der Verunreinigungen und/oder des in der Gasströmung auftretenden Druckverlusts vorteilhaft, da keine Toleranzen berücksichtigt werden müssen, die bei herkömmlichen Impaktoren berücksichtigt werden müssen, bei denen die Prallwand von der Lochwand beabstandet angeordnet ist.
Ferner ist vorteilhaft, dass durch die Anordnung der Prallwand direkt an den Stirnseiten der Ringkragen der Lochwand die Länge der gasdurchlässigen Abscheidestruktur, die von der Gasströmung durchströmt wird, genau bestimmt werden kann, was eine genauere Angabe des Druckverlusts in der Gasströmung bzw. eine genauere Angabe des Abscheidegrads der Partikel aus der Gasströmung ermöglicht, als bei den bisherigen Lösungen. Die Anfangslage besteht vorzugsweise aus einem Vlies, wobei dieses Vlies direkt an den Ringkragen der Lochwand anliegt.
Zweckmäßig ist die Prallwand außerhalb der Ringkragen, also seitlich davon, von der Lochwand beabstandet angeordnet. Zwischen der Lochwand und der Prallwand ist außerhalb der Ringkragen dadurch ein Zwischenraum ausgebildet, der seitlich von den Ringkragen begrenzt ist. Die Gasströmung durchströmt unmittelbar nach dem Austritt aus den Ringkragen die gasdurchlässige Abscheidestruktur, wobei die Gasströmung näherungsweise um 90°, betrachtet von der linearen Richtung mit der die Gasströmung die Durchtrittsöffnungen durchströmt, abgelenkt wird. Zweck des erfindungsgemäßen Impaktors ist es, dass die Gasströmung umgelenkt wird und die gasdurchlässige Abscheidestruktur in einem bestimmten Streckenabschnitt durchströmt, wodurch die Abscheidung mitgeführter Verunreinigungen erfolgt. Die von flüssigen und/oder festen Verunreinigungen gereinigte Gasströmung soll jedoch die Prallwand wieder einfach verlassen können. Da nur die von der Lochwand abstehenden Ringkragen ohne Abstand an der Prallwand angeordnet sind, während die restlichen Bereiche der Lochwand zu der Prallwand einen Abstand aufweisen, entsteht zwischen den einzelnen Ringkragen eine Art Zwischenraum, der durch die Ringkragen, die Lochwand und die Prallwand begrenzt ist. Die von Verunreinigungen gereinigte Gasströmung tritt aus der Prallwand aus und strömt in diesen Zwischenraum ein, in dem ein im Vergleich zur Prallwand reduzierter Strömungswiderstand herrscht.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass die Prallwand außerhalb der Ringkragen Durchtrittsöffnungen aufweist. Nachdem die Gasströmung die Durchtrittsöffnungen durchströmt hat und aus der Abscheidestruktur der Prallwand ausgetreten ist, befindet sich die Gasströmung in dem Zwischenraum zwischen Ringkragen, Lochwand und Prallwand, aus dem die gereinigte Gasströmung abgeführt werden muss. Hierzu ist wenigstens eine, zwischen den Ringkragen angeordnete Durchtrittsöffnung in der Prallwand vorgesehen, aus der die gereinigte Gasströmung, die sich in dem Zwischenraum zwischen Ringkragen, Lochwand und Prallwand befindet, aus dem Impaktor abströmen kann.
Der Zwischenraum, der zwischen der Prallwand und der Lochwand ausgebildet ist, ist von den Ringkragen durchsetzt, während die jeweilige Durchtrittsöffnung der Prallwand darin offen mündet. Dies gewährleistet einen optimalen Abfluss der gereinigten Gasströmung aus dem Impaktor über die jeweiligen Durchtrittsöffnungen in der Prallwand.
Die Prallwand, die direkt an der Stirnseite der Ringkragen anliegt, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform mehrlagig ausgestaltet. An der Anströmseite bildet eine gasdurchlässige Abscheidestruktur die Anfangslage, während an der von der Lochwand abgewandten Abströmseite eine Endlage angeordnet ist, die vom Gas nicht durchströmbar ist. Die Endlage ist also von einer gasundurchlässigen Abscheidestruktur gebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Anfangslage und der Endlage mindestens eine Zwischenlage vorgesehen, die aus einer gasdurchlässigen Abscheidestruktur besteht, die vom Gas durchströmt werden kann. Diese Zwischenlage weist einen größeren Durchströmungswiderstand als die Anfangslage auf. Der Durchströmungswiderstand, der der Gasströmung in der Zwischenlage entgegenwirkt, ist jedoch kleiner als der Durchströmungswiderstand der Endlage, die vorzugsweise nicht durchströmbar ist. Die Zwischenlage ist sandwichartig zwischen der Anfangslage und der Endlage angeordnet. Anfangslage, Zwischenlage und Endlage bilden zusammen die Prallwand des Impaktors, wobei die Zwischenlage aus mehreren Lagen verschiedener Materialien bestehen kann.
Der Durchströmungswiderstand der Anfangslage kann bei einer bevorzugten Ausführungsform so niedrig gewählt sein, dass die Abscheidung der Verunreinigungen aus der Gasströmung vorwiegend an der Endlage oder an der gegebenenfalls vorhandenen mindestens einen Zwischenlage erfolgt. In diesem Fall soll die Anfangslage nur eine reduzierte Abscheidewirkung besitzen, um Verunreinigungen aus der Gasströmung abzuscheiden, obwohl die Anfangslage Teil der Prallwand ist. Die Anfangslage soll vielmehr verhindern, dass bereits abgeschiedene Verunreinigungen erneut von dem kontinuierlich auf die Prallwand treffenden Gasstrom mitgerissen werden. Die Anfangslage dient in diesem Fall also mehr als eine Art Drainage. Die eigentliche Abscheidewirkung tritt dann nach der Anfangslage an der Endlage bzw. an der ggf. vorhandenen Zwischenlage auf. Der Durchströmungswiderstand der Anfangslage ist derart gewählt, dass die einströmende Gasströmung und die in der Gasströmung mitgeführten Verunreinigungen in die Anfangslage eindringen können, die Struktur der Anfangslage der Gasströmung jedoch genug Widerstand bietet, so dass bereits abgeschiedene Verunreinigungen nicht wieder von der Gasströmung mitgerissen werden können. Selbstverständlich können auch Verunreinigungen an der Anfangslage aus der Gasströmung abgeschieden werden. Auch wenn es nicht der primäre Zweck der Anfangslage ist, so dient die Anfangslage doch auch als Prallwand, an der Verunreinigungen aus der Gasströmung abgeschieden werden können. Der Durchströmungswiderstand der Anfangslage ist derart zu wählen, dass ca. 90% der in der Gasströmung mitgeführten flüssigen und/oder festen Partikel an der mindestens einen Zwischenlage, bzw. an der Endlage abgeschieden werden.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass die Endlage aus einem gasundurchlässigen Material besteht, vorzugsweise Metall oder Hartplastik. Die Anfangslage dient vorwiegend nicht zur Abscheidung und muss daher in hohem Maße gasdurchlässig sein. Auch die gegebenenfalls vorhandene mindestens eine Zwischenlage, die zur Abscheidung dient, muss aus einem gasdurchlässigen Material bestehen, damit die Gasströmung zu der Endlage vordringen kann. Die Endlage verhindert eine Durchströmung und erzwingt eine Strömungsumlenkung, vorzugsweise innerhalb der Zwischenlage. Dadurch unterstützt die Endlage das Ableiten der abgeschiedenen Verunreinigungen innerhalb der Zwischenlage. Die Endlage soll im Idealfall sämtliche noch in der Gasströmung verbliebenen Verunreinigungen abscheiden und besteht deshalb aus einem gasundurchlässigen Material wie beispielsweise Metall oder Hartplastik.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Anfangslage und die mindestens eine Zwischenlage ein Gitter aus Draht zur Stabilisierung ihrer Struktur auf. Die Gasströmung durchströmt die Anfangslage und die Zwischenlage mit hoher Geschwindigkeit, da die Gasströmung durch die Durchtrittsöffnungen der Lochwand beschleunigt wurde. Trifft die Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit auf die Anfangslage bzw. auf die Zwischenlage, so wirken hohe Kräfte auf die Struktur der Anfangslage bzw. der Zwischenlage. Diese Kräfte verformen die Struktur dieser Lagen, was dazu führt, dass diese Lagen nicht mehr optimal von der Gasströmung durchströmt werden können, was in einem unnötig hohen Druckverlust in der Gasströmung resultiert, was wiederum dazu führt, dass die Gasströmung mit niedrigerer Geschwindigkeit auf die jeweilige Prallwand trifft. Eine Verformung der Struktur der Anfangslage bzw. der Zwischenlage resultiert in einer kürzeren Lebensdauer durch Verschleiß und in einem niedrigeren Wirkungsgrad des Impaktors. Dies kann verhindert werden, indem die Anfangslage und die Zwischenlage ein Gitter aus Draht zur Stabilisierung aufweisen, welches die Kräfte aufnimmt, welche andernfalls zur Verformung der Struktur dieser Lagen führen würden. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, mehrere Lagen Gitter zur Stabilisierung in der Anfangslage und der Zwischenlage anzuordnen. Es ist auch möglich, dass nur die Anfangslage oder nur die Zwischenlage eine oder mehrere Lagen Gitter aus Draht aufweisen. Ferner ist es möglich, dass die Fasern der gasdurchlässigen Abscheidestruktur, welche vorzugsweise ein Vlies ist, aus Kunststoff bestehen, welche einen höheren Widerstand gegen Verformung aufweisen und unter Umständen das Gitter aus Draht ersetzen können.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Prallwand an der Anströmseite der Gasströmung mit den Stirnseiten der Ringkragen fest verbunden ist. Dies ist zweckmäßig, da beim Aufprall der Gasströmung auf die Prallwand Kräfte auf die Prallwand wirken, die ein Abheben der Prallwand von den Ringkragen bewirken können. Ein solches Abheben kann bewirken, dass ein Abstand zwischen Lochwand und Prallwand entsteht, was dem grundsätzlichen Gedanken der vorliegenden Erfindung widersprechen würde. Die Fixierung der Prallwand an den Ringkragen verhindert das Abheben der Prallwand von den Ringkragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Prallwand an ihrer Anströmseite mit den Stirnseiten der Ringkragen verklebt oder mittels Klettverschluß befestigt. Es kann vorteilhaft sein, die Prallwand und die Lochwand mittels Klettverschluß zu verbinden, da man auf diese Weise die Prallwand von der Lochwand trennen kann, wenn z.B. Wartungsarbeiten durchführt werden müssen. Es wäre beispielsweise möglich, dass nach längerem Betrieb des erfindungsgemäßen Impaktors das Material der Anfangslage und/oder das Material der mindestens einen Zwischenlage derart verunreinigt ist, dass ein Durchströmen dieser Schichten einen zu großen Druckverlust in der Gasströmung bewirkt. Verklebt man die Stirnseiten der Ringkragen mit der Prallwand, so ist dies vorteilhaft, da eine Klebverbindung die Lochwand mit der Prallwand in den meisten Fällen stabiler verbindet als ein Klettverschluß.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser der kreisförmigen Ringkragen größer ist als eine Durchtrittslänge der Durchtrittsöffnungen der Lochwand. Dies ist sinnvoll, da die Größe des Außendurchmessers der Ringkragen die Länge des Weges bestimmt, den die Gasströmung in dem gasdurchlässigen Material der Anfangslage bzw. der mindestens einen Zwischenlage zurücklegen muss, bevor die Gasströmung aus dem Impaktor z.B. in den Zwischenraum ausströmen kann. Ein großer Außendurchmesser bedeutet auch einen hohen Abscheidegrad von Verunreinigungen aus der Gasströmung. Mit anderen Worten: Haben die kreisförmigen Ringkragen einen großen Außendurchmesser, so weist der erfindungsgemäße Impaktor auch einen hohen Wirkungsgrad auf. Je größer der Außendurchmesser der Ringkragen ist, desto größer ist jedoch auch der Druckverlust in der Gasströmung, da die Gasströmung einen längeren Weg in der Anfangslage bzw. in der mindestens einen Zwischenlage zurücklegen muss, bevor die Gasströmung in den Zwischenraum eintreten bzw. durch eine der Durchtrittsöffnungen der Prallwand aus dem Impaktor austreten kann. Die Gasströmung muss dabei einen größeren Widerstand überwinden, was zu einem größeren Druckverlust in der Gasströmung führt.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass ein Innendurchmesser der Durchtrittsöffnungen der Lochwand kleiner ist als die Durchtrittslänge, mit der die Gasströmung die Durchtrittsöffnungen der Lochwand durchströmt. Vorzugsweise ist dieser Innendurchmesser kleiner als die Hälfte der Durchtrittslänge. Ein zu großer Innendurchmesser der Durchtrittsöffnungen der Lochwand würde dazu führen, dass die Gasströmung nicht mehr ausreichend beim Durchströmen der Durchtrittsöffnungen beschleunigt wird, was in einem niedrigeren Abscheidegrad resultieren würde, da die Gasströmung mit niedrigerer Geschwindigkeit auf die Prallwand trifft.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Lochwand zylindrisch ausgestaltet sein. Die Prallwand besteht in dieser Ausführungsform aus einem Bahnmaterial und ist außen an der Lochwand derart angeordnet, dass das Bahnmaterial die Lochwand vollständig einfasst. Das Bahnmaterial ist auf die Lochwand aufgewickelt, wodurch gewährleistet ist, dass das Bahnmaterial direkt an den Stirnseiten der Ringkragen anliegt. Es ist vorteilhaft, dass die Prallwand aus Bahnmaterial besteht, da bei dieser Ausführungsform die Maße der Prallwand nicht mehr exakt auf die Maße der Lochwand abgestimmt sein müssen. Anders formuliert: Die Prallwand ist in dieser Ausführungsform stets mit der Lochwand kompatibel, egal welche Maße die Lochwand aufweist. Das Bahnmaterial wird mit einer gewissen Zugkraft um die Lochwand herum aufgewickelt, wobei eine hohe Zugkraft das Bahnmaterial verdichtet. Das Bahnmaterial kann aus verschiedenen Lagen bestehen, die wie in anderen Ausführungsformen eine Anfangslage, mindestens eine Zwischenlage und eine, insbesondere gasundurchlässige, Endlage bilden. Es ist ferner vorteilhaft, die Prallwand aus Bahnmaterial zu fertigen, da Bahnmaterial auch in großen Mengen günstig hergestellt werden kann. Die Produktionskosten für einen in Serie gefertigten erfindungsgemäßen Impaktor sind dementsprechend geringer, wenn die Prallwand aus Bahnmaterial besteht.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass das Bahnmaterial mittels Schweißverbindung mit der Lochwand verbunden ist. Dabei ist ein erstes Längsende des Bahnmaterials stets direkt mit der Lochwand verschweißt. Das Bahnmaterial ist um die Lochwand aufgewickelt, wobei ein zweites Längsende des Bahnmaterials mit der Lochwand und/oder mit dem ersten Längsende des Bahnmaterials verschweißt ist. Es ist zweckmäßig, das zweite Längsende des Bahnmaterials direkt mit der Lochwand zu verschweißen, da eine Schweißverbindung zwischen Bahnmaterial und Lochwand stabiler ist, als eine Schweißverbindung zwischen Bahnmaterial und Bahnmaterial. Ferner ist es nicht sinnvoll mehrere Schichten Bahnmaterial um die Lochwand zu wickeln, da das Bahnmaterial idealerweise aus einer Anfangslage, mindestens einer Zwischenlage und einer Endlage besteht, wobei die Endlage vorzugsweise als gasundurchlässige Schicht ausgebildet ist. Die den Impaktor durchströmende Gasströmung kann also nicht zu einer zweiten oder dritten Schicht Bahnmaterial durchdringen. Es ist dementsprechend ausreichend, wenn eine Schicht Bahnmaterial um die Lochwand gewickelt ist und das Bahnmaterial am ersten und bevorzugt am zweiten Längsende mit der Lochwand verschweißt ist. Selbstverständlich kann es in Ausnahmefällen auch sinnvoll sein mehrere Schichten Bahnmaterial um die Lochwand zu wickeln, z.B. falls die Endlage des Bahnmaterials nicht als gasundurchlässige Schicht ausgebildet ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 einen stark vereinfachten Längsschnitt eines ebenen Impaktors, bei dem eine Prallwand direkt an einer Lochwand angeordnet ist.
2 einen stark vereinfachten Querschnitt eines zylindrischen Impaktors mit zylindrischer Lochwand und aufgewickelter Prallwand, während der Herstellung
3 einen stark vereinfachten Querschnitt eines zylindrischen Impaktors mit Zylindrischer Lochwand und aufgewickelter Prallwand, nach der Herstellung

Entsprechend 1 weist ein Impaktor 1 eine Lochwand und eine Prallwand auf. Dabei ist die Prallwand 2 direkt an einer Lochwand 3 angeordnet. Die Lochwand 3 weist dabei mehrere Durchtrittsöffnungen 4 auf, die an der Abströmseite der Lochwand 3 jeweils von kreisförmigen Ringkragen 5 eingefasst sind. Die Prallwand 2 liegt direkt an den Stirnseiten 16 der Ringkragen 5 an der Lochwand 3 an. Dabei ist hervorzuheben, dass im Beispiel der 1 die Prallwand 2 nur an den Stirnseiten 16 der Ringkragen 5 direkt an der Lochwand 3 anliegt, wobei andere Abschnitte der Lochwand 3 zur Prallwand 2 einen Abstand aufweisen, wodurch ein Zwischenraum 10 zwischen Lochwand 3, Prallwand 2 und Ringkragen 5 entsteht. In 1 ist erkennbar, dass die Prallwand 2 mehrere Lagen aufweist. Die Prallwand 2 besteht aus einer Anfangslage 6, einer Zwischenlage 7 und einer Endlage 8. Die Anfangslage 6 ist der Lochwand 3 zugewandt. Die Endlage 8 ist von der Lochwand 3 abgewandt. Die Zwischenlage 7 ist zwischen der Anfangslage 6 und der Endlage 8 angeordnet. In 1 besteht die Zwischenlage 7 aus einer einzigen Lage. Es ist auch möglich, dass die Zwischenlage 7 aus mehreren Lagen gasdurchlässigem Material besteht, die Zwischenlage 7 kann also mehr als eine Lage aufweisen. Dabei kann die Anfangslage 6 und/oder die wenigstens eine Zwischenlage 7 ein Gitter 17 aus Draht aufweisen, welches zur Stabilisierung dient und verhindern soll, dass bei der Anfangslage 6 und/oder bei der Zwischenlage 7 Verformungen auftreten, wenn die Gasströmung durch diese Lagen strömt. Die Prallwand 2 weist Durchtrittsöffnungen 9 auf und ist mittels Verklebung 18 oder mittels Klettverschluß 19 an den Stirnseiten 16 der Ringkragen 5 befestigt. Alternativ kann die Prallwand 2 auch durch eine Klemmverbindung mit dem Ringkragen 5 verbunden sein. Die Durchtrittsöffnungen 9 der Prallwand 2 sind von den Durchtrittsöffnungen 4 der Lochwand 3 aus betrachtet versetzt und nicht in linearer Richtung gegenüber von den Durchtrittsöffnungen 4 angeordnet. Die Durchtrittsöffnungen 9 durchqueren sowohl die Anfangslage 6, die mindestens eine Zwischenlage 7 und die Endlage 8. Die Durchtrittsöffnungen 4 in der Lochwand 3 dienen dazu, die verunreinigte Gasströmung zu beschleunigen und diese gezielt auf einen bestimmten Abschnitt der Prallwand 2 zu lenken. Die Durchtrittsöffnungen 9 in der Prallwand 2 dienen dazu, die gereinigte Gasströmung aus dem Impaktor 1 abzuführen. Alternativ kann auch auf Durchtrittsöffnungen verzichtet werden, wobei dann die gereinigte Gasströmung ausschließlich über die Außenränder abgeführt wird. Die beschleunigte Gasströmung trifft zuerst auf die Anfangslage 6. Die Anfangslage 6 dient nicht primär dazu flüssige und/oder feste Verunreinigungen aus der Gasströmung abzuscheiden, obwohl die Anfangslage 6 Teil der Prallwand 2 ist. Es ist Aufgabe der Anfangslage 6 zu verhindern, dass bereits abgeschiedene Verunreinigungen erneut von der einströmenden Gasströmung mitgerissen werden, die Anfangslage 6 dient dabei als Drainagelage. Die Gasströmung durchströmt die Anfangslage 6 weitgehend ungehindert und trifft auf die Zwischenlage 7, die einen höheren Durchströmungswiderstand als die Anfangslage 6 aufweist und dadurch eine effiziente Abscheidung von Verunreinigungen ermöglicht, sodass an der Zwischenlage 7 Verunreinigungen aus der Gasströmung abgeschieden werden, wobei ein Teil der Gasströmung die Zwischenlage 7 durchströmt und auf die Endlage 8 trifft. Die Endlage 8 dient ebenfalls zur Abscheidung und kann aus einem gasundurchlässigen Material bestehen. Der Zwischenraum 10 befindet sich zwischen der Prallwand 2 und der Lochwand 3 und ist auf beiden Seiten von den Ringkragen 5 eingefasst. Die Gasströmung durchströmt zuerst die Durchtrittsöffnungen 4 der Lochwand 3, dann die Anfangslage 6, die Zwischenlage 7 und die Endlage 8 der Prallwand 2 und tritt anschließend in den Zwischenraum 10 ein. Nach Durchströmen des Zwischenraums 10 tritt die gereinigte Gasströmung über die Durchtrittsöffnungen 9 der Prallwand 2 aus dem Impaktor 1 aus. Die Gasströmung kann den Zwischenraum 10 nur über die Durchtrittsöffnungen 9 der Prallwand 2 verlassen, wobei der Zwischenraum 10 fluidisch mit der jeweiligen Durchtrittsöffnung 9 der Prallwand verbunden ist. Selbstverständlich weist ein erfindungsgemäßer Impaktor 1 mehrere Zwischenräume 10 auf, wobei sich zwischen 2 von Ringkrägen 5 eingefassten Durchtrittsöffnungen 4 je ein Zwischenraum 10 befindet, der zwischen Lochwand 3 und Prallwand 2 angeordnet ist. Die Prallwand 2 kann an ihrer Anströmseite mit den Stirnseiten 16 der Ringkragen 5 fest verbunden sein. Ferner zeigt 1 einen Außendurchmesser 11 der Ringkragen 5 und eine Durchtrittslänge 12 der Durchtrittsöffnungen 4 der Lochwand 3. Je größer die Durchtrittslänge 12, desto größer ist auch die Geschwindigkeit mit der die Gasströmung auf die Prallwand 2 trifft. Je größer der Außendurchmesser 11, desto größer ist der Druckverlust, der in der Gasströmung beim Durchströmen des Impaktors 1 auftritt, desto besser ist jedoch auch der Wirkungsgrad des Impaktors 1, da mehr Verunreinigungen aus der Gasströmung abgeschieden werden. Bevorzugt ist der Außendurchmesser 11 derart gewählt, dass der Außendurchmesser 11 größer ist als eine Durchtrittslänge 12 der Durchtrittsöffnungen 4 der Lochwand 3. 1 zeigt auch einen Innendurchmesser 13 der Durchtrittsöffnungen 4 der Lochwand 3. Je kleiner der Innendurchmesser 13, desto größer ist die Geschwindigkeit mit der die Gasströmung auf die Prallwand 2 trifft, desto größer ist dementsprechend auch der Wirkungsgrad des Impaktors 1, da die Gasströmung mit höhere Geschwindigkeit auf die Prallwand 2 trifft, wodurch mehr flüssige und/oder feste Partikel aus der Gasströmung abgeschieden werden. Bevorzugt ist der Innendurchmesser 13, eines ebenen Impaktors 1 mit ebener Lochwand 3 und ebener Prallwand 2, derart gewählt, dass der Innendurchmesser 13 kleiner ist als die Durchtrittlänge 12 der Durchtrittsöffnungen 4 der Lochwand 3.
Entsprechend 2 kann der Impaktor 1 bei einer Ausführungsform zylindrisch ausgestaltet sein, so dass die Lochwand 3 zylindrisch ausgeformt ist und die Prallwand 2 mit einem ersten Längsende 14 an der zylindrischen Lochwand 3 befestigt ist. Die Prallwand 2 besteht in dieser Ausführungsform aus Bahnmaterial 20, welches wiederum aus der Anfangslage 6, der Zwischenlage 7 und der Endlage 8 besteht. Das erste Längsende 14 des Bahnmaterials 20 ist mit der Lochwand 3 verschweißt. Ferner zeigt 2 die kreisförmigen Ringkragen 5, die seitlich von der Lochwand 3 abstehen und die Durchtrittsöffnungen 4 der Lochwand 3 einfassen.
Entsprechend 3 kann bei einer Ausführungsform die Prallwand 2 des Impaktor 1 vollständig um die zylindrische Lochwand 3 aufgewickelt sein. Die Prallwand 2, die aus Bahnmaterial 20 gebildet ist, umfasst die Lochwand 3 in ihrem ganzen Umfang. Das erste Längsende 14 des Bahnmaterials 20 ist in 2 mit der Lochwand 3 verschweißt, wobei ein zweites Längsende 15 des Bahnmaterials 20 mit dem ersten Längsende 14 und der Lochwand 3 verschweißt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Bahnmaterial 20 mehrfach um die zylindrische Lochwand 3 aufgewickelt ist und das zweite Längsende 15 des Bahnmaterials 20 weder mit der Lochwand 3 noch mit dem ersten Längsende 14 verschweißt ist, sondern dass das Längsende 15 an anderer Stelle mit dem Bahnmaterial 20 verschweißt ist. 3 zeigt ferner die Durchtrittsöffnungen 4 in der Lochwand 3, die von kreisförmigen Ringkragen 5 eingefasst sind. Die aus aufgewickeltem Bahnmaterial 20 bestehende Prallwand 2 ist direkt an den Stirnseiten 16 der Ringkragen 5 angeordnet. Nachdem die, in 3 als gebogener Pfeil dargestellte, Gasströmung die Lochwand 3 und die Prallwand 2 durchströmt hat, tritt die Gasströmung in den Zwischenraum 10 ein. Das Bahnmaterial 20 ist derart um die Lochwand 3 aufgewickelt, dass die aus Bahnmaterial 20 bestehende Prallwand 2 außerhalb der Ringkragen 5 von der Lochwand 3 beabstandet ist. In diesen Bereichen befinden sich zwischen Lochwand 3 und Prallwand 2 Zwischenräume 10, die seitlich von den Ringkragen 5 begrenzt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012223643 A1 [0002]
DE 1544126 A1 [0003]

Claims

Impaktor (1) zum Abscheiden flüssiger und/oder fester Verunreinigungen aus einer Gasströmung, - mit einer Lochwand (3), die mehrere Durchtrittsöffnungen (4) für Teilströme der Gasströmung aufweist, - mit einer Prallwand (2), die an einer Abströmseite der Lochwand (3) so angeordnet ist, dass die Teilströme auf die Prallwand (2) treffen, - wobei die Lochwand (3) an ihrer der Prallwand (2) zugewandten Abströmseite mehrere Ringkragen (5) aufweist, die jeweils eine Durchtrittsöffnung (4) einfassen und in Richtung zur Prallwand (2) von der Lochwand (3) abstehen, - wobei die Prallwand (2) an ihrer der Lochwand (3) zugewandten Anströmseite gasdurchlässig ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (2) mit ihrer Anströmseite unmittelbar mit der Prallwand (2) zugewandten Stirnseiten (16) der Ringkragen (5) in Kontakt steht.
Impaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (2) außerhalb der Ringkragen (5) von der Lochwand (3) beabstandet ist.
Impaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (2) außerhalb der Ringkragen (5) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (9) für wenigstens einen Teil der Gasströmung aufweist.
Impaktor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Prallwand (2) und der Lochwand (3) ein Zwischenraum (10) ausgebildet ist, der von dem Ringkragen (5) durchsetzt ist und fluidisch mit der jeweiligen Durchtrittsöffnung (9) der Prallwand (2) verbunden ist.
Impaktor (1) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (2) mehrlagig ausgestaltet ist und an ihrer Anströmseite eine vom Gas durchströmbare Anfangslage (6) und an ihrer von der Lochwand (3) abgewandten Abströmseite eine Endlage (8) aufweist, die vom Gas nicht durchströmbar ist oder mit einem im Vergleich zur Anfangslage (6) höheren Durchströmungswiderstand vom Gas durchströmbar ist.
Impaktor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anfangslage (6) und der Endlage (8) wenigstens eine Zwischenlage (7) vorgesehen ist, die vom Gas durchströmt ist, wobei ihr Durchströmungswiderstand größer ist als bei der Anfangslage (6) und kleiner ist als bei der Endlage (8).
Impaktor (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmungswiderstand der Anfangslage (6) so niedrig gewählt ist, dass die Abscheidung der Verunreinigungen vorwiegend an der Endlage (8) oder an der Endlage (8) und der wenigstens einen Zwischenlage (7) erfolgt.
Impaktor (1) nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlage (8) eine für Gas undurchlässige Folie oder Platte aus Kunststoff oder Metall ist.
Impaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangslage (6) und/oder die wenigstens eine Zwischenlage (7) ein Gitter (17) aus Draht aufweisen.
Impaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (2) an ihrer Anströmseite mit den Stirnseiten (16) der Ringkragen (5) fest verbunden ist.
Impaktor (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, die Prallwand (2) an ihrer Anströmseite mit den Stirnseiten (16) der Ringkragen (5) mittels Verklebung (18) oder Klettverschluß (19) befestigt ist.
Impaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass ein Außendurchmesser des kreisförmigen Ringkragens (5) größer ist als eine Durchtrittslänge der Durchtrittsöffnungen (4) der Lochwand (3), und/oder - dass ein Innendurchmesser der Durchtrittsöffnungen (4) der Lochwand (3) kleiner ist als deren Durchtrittslänge.
Impaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochwand (3) zylindrisch ausgestaltet ist und die Prallwand (2) aus Bahnmaterial (20) gebildet ist und außen an der Lochwand (3) angeordnet ist, so dass das Bahnmaterial (20) die Lochwand (3) einfasst.
Impaktor (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Längsende (14) des Bahnmaterials (20) mit der Lochwand (3) verschweißt ist und ein zweites Längsende (15) des Bahnmaterials (20) mit der Lochwand (3) und/oder mit dem ersten Längsende (14) des Bahnmaterials (20) verschweißt ist.