DE102022106035A1

DE102022106035A1 - Abscheidevorrichtung, Impaktorabscheid-Element und Gasstromreinigungsverfahren

Info

Publication number: DE102022106035A1
Application number: DE102022106035.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Mössinger
Original assignee: Elsaesser Filtertechnik GmbH
Current assignee: Elsaesser Filtertechnik GmbH
Priority date: 2022-03-15
Filing date: 2022-03-15
Publication date: 2023-09-21

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Abscheidevorrichtung (10) zum Abscheiden von Tröpfchen eines Fluids aus einem Gasstrom, aufweisend ein Gehäuse (12) mit einer Hauptachse (50), einen Reingasauslass (16) zum Abführen gefilterten Reingases, einen Rohgaseinlass (18) zum Einführen eines mit Tröpfchen beladenen Rohgases, ein Koaleszenzmedium (22), das im Gasstrom zwischen dem Rohgaseinlass (18) und dem Rohgasauslass (16) angeordnet ist.Es wird vorgeschlagen, dass im Gasstrom gasstromaufwärts vom Koaleszenzmedium (22) und gasstromabwärts vom Rohgaseinlass (18) ein Impaktor-Abscheideelement (300) angeordnet ist, wobei das Impaktor-Abscheideelement (300) ein Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) und eine gasstromaufwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) angeordnete Gasstromumlenkstruktur (310) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung, ein Impaktor-Abscheideelement, ein Gasstromreinigungsverfahren, ein Impaktor-Abscheideelement, eine Halterung und ein System.
Aus der DE 10 2018 131 053 A1 ist eine Abscheidevorrichtung bekannt, die ein Gehäuse aufweist mit einem zentral angeordneten Reinluftauslass und einem davon radial außerhalb angeordneten Reinlufteinlass, wobei ein mit Öltröpfchen-Aerosolen verunreinigter Luftstrom durch ein Koaleszenzmedium geleitet wird, um den Luftstrom zu reinigen. Gattungsgemäße Abscheidevorrichtungen umfassen beispielsweise Luftentölboxen oder Luftentölelemente zum Abscheiden von Öl aus Luft, wie sie insbesondere in Maschinen wie Kompressoren, Druckluftanlagen oder Vakuumpumpen verwendet werden. Die Reinigung der Luft ist bei den bekannten Lösungen nicht zufriedenstellend, energieaufwendig und verursacht ein hohes Abfallaufkommen. Daher wird die bereitgestellte Lösung insgesamt als unbefriedigend empfunden.
Im Stand der Technik werden regelmäßig Glasfaseraufbauten als Koaleszenzmedium verwendet die mehr als 8 Lagen von Koaleszenzmedium aufweisen. Die Koaleszenzlagen sind dabei die Lagen die den Hauptteil der Filterwirkung für die Öltröpfchen übernehmen. Diese Aufbauten sind kompliziert zu realisieren, sind kostenintensiv und verbessern auch die Filterleistung nicht in dem Ausmaße, wie die anderen Nachteile mit der Lagenzahl skalieren (Kosten, Handlingaufwand).
Aus der DE 10 2019 109 217 A1 ist ein Impaktor-Abscheideelement zum Abscheiden von Fluidtröpfchen aus einem Gasstrom bekannt, das ein als Netz-, Gewebe- oder Gitterelement ausgebildetes Ausscheidemittel umfasst.
Luftentölelemente werden beispielsweise bei ölüberfluteten Schraubenverdichtern eingesetzt. Dort werden pro m³ angesaugter Luft 4 bis 5 1 Öl in die Verdichterschraube eingespritzt. Das Öl dient der Abdichtung zwischen dem Schraubenpaar und der Kühlung der verdichteten Luft. Dabei werden 90 % der eingespritzten Ölmenge in einem nachgeschalteten Behälter abgeschieden. Dabei werden 10 %, d.h. ca 500 ml/Nm³ (hier bezeichnet die Einheit „Nm³“ das Normvolumen des geförderten Gases nach DIN 1343 und „ml“ steht für Milliliter) als Öl-Aerosole dem Luftentölelement zugeführt. Nach einschlägigen Vorgaben soll der Restölgehalt nach dem Luftölelement weniger als 3 mg/Nm³ („mg“ steht für Milligramm) betragen. Das Aerosolspektrum liegt zwischen 200 nm und 10 µm („µm“ steht für Mikrometer). Die größte Anzahl (größte Menge in Masse und/oder Volumen) liegt bei 200 bis 500 nm („nm“ steht für Nanometer) vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Filterleistung einer gattungsgemäßen Abscheidevorrichtung weiter zu verbessern, Energie zu sparen, eine Handhabung zu verbessern und auch das Abfallaufkommen zu reduzieren.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Abscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Impaktor-Abscheideelement mit den Merkmalen des Anspruch 11, durch eine Halterung für ein Impaktor-Abscheideelement mit den Merkmalen des Anspruch 12, durch ein Gasstromreinigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruch 13, durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Tröpfchen eines Fluids aus einem Gasstrom, aufweisend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Hauptachse aufweist, einen Reingasauslass zum Abführen gefilterten Reingases, der entlang der Hauptachse verläuft, einen Rohgaseinlass zum Einführen eines mit Tröpfchen beladenen Rohgases und ein Koaleszenzmedium, welches im Gasstrom zwischen dem Rohgaseinlass und dem Rohgasauslass angeordnet ist.
Es wird vorgeschlagen, dass in der Abscheidevorrichtung im Gasstrom zwischen Rohgaseinlass und Koaleszenzmedium ein Impaktor-Abscheideelement angeordnet ist, wobei das Impaktor-Abscheideelement ein Mikroimpaktor-Abscheidemittel und eine Gasstromumlenkstruktur umfasst, wobei die Gasstromumlenkstruktur im Gasstrom zwischen Mikroimpaktor-Abscheidemittel und Koaleszenzmedium angeordnet ist.
Während im Stand der Technik eine Druckabfalländerung (von anfänglich 50 bis 100 mbar („mbar“ steht für Millibar) auf um die 200 bis 300 mbar) schon nach wenigen Betriebsminuten (etwa nach 30 min) bis -stunden einsetzt, kann bei der vorgeschlagenen Lösung der Aufgabe bei annähernd gleichem oder nur gering ansteigendem Druckabfall (Anfangsdruckverlust 80 bis 120 mbar) ein längerer Betrieb aufrechterhalten werden. Dadurch kann Energie gespart werden. Auch kann eine Verschmutzung des Koaleszenzmediums länger hinausgezögert werden, da etwaige Schmutzpartikel bereits im Impaktor-Abscheideelement abgeschieden werden, wodurch dieses Filtermedium seltener getauscht werden muss, was die Handhabung erleichtert und Ressourcen schont. Ferner kann durch die vorgeschlagene Lösung die Reinigung der Luft verbessert werden. In der vorgeschlagenen Vorrichtung werden Öltröpfchen ab einem Durchmesser von 0,7 µm mit mehr als 90 %, weiter insbesondere mit mehr als 95 % weiter insbesondere mit mehr als 98 % abgeschieden. Öltröpfchen zwischen 0,5 und 0,7 µm werden zu mehr als 70 %, weiter insbesondere zu mehr als 80 % separiert.
Dabei wird insbesondere unter einem Reingas ein Gas verstanden, welches eine geringere Menge der eingetragenen Tröpfchen aufweist als das Rohgas. Das Rohgas kann dabei insbesondere Gas sein, welches direkt aus einer mit Öl-Aerosolen belasteten Umgebung stammt und nicht (vor-)gefiltert worden ist. Es findet also insbesondere keine Vorfilterung statt.
Bei dem Koaleszenzmedium handelt es sich insbesondere um ein Glasfaserfiltermedium, welches unterschiedliche Faserdicken und unterschiedliche Permeabilität aufweist. Dazu können zum Erzielen spezifischer Eigenschaften Glasfaserpapiere in Filterfeinheiten ab 1 µm bis 50 µm vorgesehen sein. Zur Öl-Aerosolabscheidung können Glasfaserfiltermedien mit einer hohen Porosität eingesetzt werden, wobei die Faserdicke im Bereich von 0,6 µm bis 20 µm liegen kann. Dünnere Fasern charakterisieren die Porosität und die Filterfeinheit und dickere Fasern tragen zur Festigkeit und Steifigkeit bei. Dabei werden insbesondere 2 bis 4 Lagen, weiter insbesondere 2 bis 3 Lagen, weiter insbesondere genau 2 Lagen von Multilayer-Glasfaseraufbauten (gefaltet) als Koaleszenzmedium in der vorgeschlagenen Lösung verwendet. Dabei wird Material gespart, die Herstellungskosten reduziert und das Handling verbessert.
Als Mikroimpaktor-Abscheidemittel kann ein Netz-, Gitter- oder Gewebe Verwendung finden. Dabei kann das Mikroimpaktor-Abscheidemittel an die Aerosolverteilung angepasst sein. Durch das Impaktor-Abscheideelement erreicht werden, dass durch das Koaleszenzmedium nur etwa 5 % der Ölmenge (Verglichen mit Lösungen des Standes der Technik) in einem (Glasfaser-)Abscheider abgeschieden werden muss. Dadurch kann die Betriebszeit von 800 bis 1200 h (Stand der Technik) auf 8000 bis 12000 h („h“ bezeichnet Stunde) erhöht werden, bevor es zu einem Druckanstieg kommt, der einen Wechsel des Koaleszenzmediums erforderlich macht. Dadurch wird der anfallende Abfall um bis zu 60 % bis 75 % reduziert und der Restölgehalt von 2 mg / Nm³ bis 3 mg / Nm³ wird durch einen Energieverbrauch erreicht, der um 60 % bis 75 % geringer ist (Verglichen mit Lösungen des Standes der Technik).
Des Weiteren ist ein Impaktor-Abscheideelement zum Abscheiden von Fluidtröpfchen aus einem Gasstrom vorgesehen, wobei dieses ein eine Halterung und ein Mikroimpaktor-Abscheidemittel umfasst, wobei die Halterung insbesondere dazu ausgelegt ist, das Abscheidemittel mit einem flachen (lokalen) Anströmwinkel im Gasstrom (zwischen Rohgaseinlass und Koaleszenzmedium) zu positionieren, wobei der Gasstrom insbesondere bezogen auf die Hauptachse des Gehäuses von radial innen nach radial außen verläuft.
Die Halterung kann dazu ausgelegt sein, das Mikroimpaktor-Abscheidemittel derart im Gasstrom zu positionieren oder zu halten, dass das Gas auf der Reinseite des Abscheidemittels (lokal) frei abströmen kann. Dabei ist „lokal“ derart zu verstehen, dass es nicht zu übermäßigen Druckgradienten in der Ebene des Mikroimpaktor-Abscheidemittels bei der Durchströmung durch das Mikroimpaktor-Abscheidemittel kommt, insbesondere nicht in den Randbereichen des Mikroimpaktor-Abscheidemittels. Dem Mikroimpaktor-Abscheidemittel ist stromabwärts eine Gastromumlenkstruktur nachgelagert ist, die als klassischer Impaktor wirkt, den Gasstrom umlenkt und damit zu einem Abscheiden von Öltröpfchen führt, wie es an anderer Stelle der Beschreibung im Detail dargestellt wird. Global liegt also ein freies Abströmen nicht vor.
Ein gattungsgemäßes, als Netz-, Gewebe- oder Gitterelement ausgestaltetes Mikroimpaktor-Abscheidemittel (eines Impaktor-Abscheideelements) mit flacher Anströmrichtung hat sich als sehr effizient erwiesen. Seine Wirkung beruht im Wesentlichen darauf, dass der Gasstrom beim Durchströmen der üblicherweise sehr kleinen Durchtrittsöffnungen auf einer kurzen Strecke von der Größenordnung des Durchmessers der Durchtrittsöffnung stark umgelenkt wird, um innerhalb der Dicke des Mikroimpaktor-Abscheidemittels im Wesentlichen transversal zur Hauptebene des Mikroimpaktor-Abscheidemittels zu verlaufen. Bei flachem Anströmwinkel beträgt der Winkel dieser Umlenkung annähernd 90°. Der Gasstrom wird daher sehr stark transversal beschleunigt, so dass sich Fluidtröpfchen oder Aerosole an den Wänden bzw. Rändern der Durchtrittsöffnungen abscheiden, die bei Netzen Geweben durch die einzelnen Fäden gebildet werden. Dort sammelt sich das Fluid zu größeren Tropfen, die dann in dieser Form vom Gasstrom mitgerissen werden, um an der Gasstromumlenkstruktur abgeschieden zu werden, wie an anderer Stelle der Beschreibung beschrieben.
Die Wirkung des Mikroimpaktor-Abscheidemittels hängt insbesondere vom Aspektverhältnis der Durchtrittsöffnungen ab, d.h. von einem Verhältnis eines Durchmessers bzw. einer Breite der Durchtrittsöffnungen in der Anströmrichtung zu einer Tiefe der Durchtrittsöffnungen bzw. einer Dicke des Abscheidemittels, wobei im Fall von Netzen oder Geweben die Dicke der Fäden ins Verhältnis zur Maschenweite gesetzt werden kann. Ein flacher Anströmwinkel im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Breite der Durchtrittsöffnungen multipliziert mit dem Sinus des Anströmwinkels kleiner als die Tiefe der Durchtrittsöffnungen bzw. die Dicke der Fäden sein sollte, vorzugsweise um einem Faktor 1,5 - 10 kleiner, besonders bevorzugt um einen Faktor 2 - 5 kleiner. Insbesondere beträgt ein flacher Anströmwinkel weniger als 20°. Eine Ebene, in der sich das mindestens eine Mikroimpaktor-Abscheidemittel (lokal) erstreckt, schließt vorzugsweise mit einer (lokalen) Hauptrichtung des Gasstroms, bzw. des insbesondere durch die Halterung gebildeten Strömungskanals im Bereich des Mikroimpaktor-Abscheidemittel einen Winkel von höchstens 40°, insbesondere höchstens 20°, vorzugsweise höchstens 10°, und/oder mindestens 3°, insbesondere mindestens 5°, vorzugsweise ungefähr 8°, ein. Dabei ist „lokal“ hier insbesondere derart zu verstehen, dass die Ebene (in einem mathematischen Sinn) das Abscheidemittel (lokal) annähern kann, da es sich bei dem Abscheidemittel um eine gebogene und/oder gewinkelte Struktur handeln kann und/oder wobei es sich um ein aus mehreren Flächenelementen zusammengesetztes Element handeln kann. Dabei ist „zusammengesetzt“ hier insbesondere derart zu verstehen, dass es sich um eine Orientierungsanordnung handelt, nicht notwendigerweise um eine Bauanleitung oder eine Fertigungsanleitung. Insbesondere kann das Abscheidemittel einstückig ausgebildet sein, weiter insbesondere kann die Halterung, wie an anderer Stelle der Beschreibung dargestellt, mehrere Abscheideelemente zusammenfassen, insbesondere um Leckageströme zu minimieren oder ganz zu verhindern. Auch das einstückig ausgebildete Abscheidemittel kann dabei so ausgebildet und angeordnet sein, dass Leckageströme minimiert oder verhindert werden. Dabei sind Leckageströme Gasströme, die vom Rohgaseinlass zum Koaleszenzmedium gelangen, ohne dabei das Abscheidemittel des Impaktor-Abscheideelements zu passieren.
Das erfindungsgemäße Abscheideelement ist vorzugsweise ein Gewebe mit einer Maschenweite im Bereich von 10 µm bis 300 um, weiter bevorzugt im Bereich von 30 µm - 200 um, je nach abzuscheidendem Aeorosolspektrum und maximal akzeptablem Druckverlust. Es hat sich gezeigt, dass für solche Abscheidemittel ein hoher Abscheidegrad auch für sehr kleine Aerosole bei vergleichsweise geringem Druckverlust erreichbar ist.
Ein Gasstrom kann im Sinne der Erfindung frei abströmen, wenn sich über die Fläche des Abscheidemittels auf der Reinseite jedenfalls aufgrund der Nähe zu Wänden oder anderen Hindernissen keine nennenswerten Druckgradienten einstellen und das Abscheidemittel im Wesentlichen homogen durchströmt wird. Allerdings kann vorgesehen sein, dass das Impaktor-Abscheideelement, insbesondere durch die Halterung, derart angeordnet ist, dass eine Gasstromumlenkstruktur zum Umlenken des Gasstroms führt, wobei Öltröpfchen an dieser Gasstromumlenkstrukur abgeschieden werden.
Das Gehäuse weist dabei insbesondere eine Hauptachse auf. Darunter ist insbesondere eine Achse zu verstehen, die eine Hauptsymmetrieachse des Gehäuses darstellt, weiter insbesondere eine längste Achse und/oder eine Achse, die entlang der Hauptgasströmungsrichtung, also insbesondere in Richtung des Gasstroms im Reingasauslass verläuft oder parallel dazu. In Ausführungsformen können die die Hauptachse des Gehäuses, die Gasführungshauptachse, die von dem Reingasauslass oder dessen Gasführungselementen (etwa Rohren und Leitungen, insbesondere einem Rohr oder einer Leitung, die zentral angeordnet ist und dem Auslass des Reingases dient) gebildet werden, zusammenfallen. Weiter insbesondere kann das Impaktor-Abscheideelement eine achsensymmetrische Form aufweisen und wobei die Symmetrieachse mit der Hauptachse des Gehäuses und der Gasführungshauptachse zusammenfallen kann.
Als Gas ist insbesondere ein Gasgemisch zu verstehen, wie es aus einem Kompressor oder insbesondere aus einer Maschine kommt, oder das einem Motor zugeführt wird. Die Tröpfchen entsprechen dabei insbesondere den Tröpfchen und der Tröpfchenverteilung, wie sie im Zusammenhang mit dem Stand der Technik eingehend beschrieben sind. Damit kann die vorgeschlagene Lösung der Aufgabe insbesondere direkt bei heute bereits verwendeten Maschinen und/oder Kompressoren zum Einsatz kommen und bedarf damit keiner besonderen Vorbehandlung der zugeführten Luft.
Der Reingasauslass ist dabei insbesondere entlang der Hauptachse oder in der Hauptachse angeordnet, wobei die Wände oder Führungselemente des Reingasauslasses einen radialen Abstand zur geometrischen Hauptachse haben können. Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn der Reingasauslass eine Rohrstruktur ausbildet, bei der die Rohrsymmetrieachse mit der Hauptachse des Gehäuses im Bereich des Reingasauslassrohres zusammenfällt. Dabei kann das Rohr an dessen Auslassendbereich, also dort wo das Gas die Vorrichtung verlässt, mit einer Schraubstruktur ausgebildet sein, um die Vorrichtung auf eine andere Struktur, etwa eine Maschine zu schrauben.
In bevorzugten Ausführungsformen sind Rohgaseinlass und Reingasauslass derart zueinander angeordnet, dass der Gasstrom bezogen auf die Hauptachse rotationssymmetrisch verteilt ist und von radial innen nach radial außen geführt werden kann (wenigstens im Bereich des Koaleszenzmediums). Es sind Ausführungsformen der Erfindung denkbar, in denen das Abscheideelement beispielswiese zur Verbesserung der Statik in gleichförmige Segmente aufgeteilt ist, die durch Rippen oder Trennwände voneinander getrennt sind.
Ferner umfasst das Impaktor-Abscheideelement gasstromabwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel und gasstromaufwärts vom Koaleszenzmedium eine Gasstromumlenkstruktur. Dadurch kann der Energieverbrauch gesenkt, die Reinigung des Gases verbessert und die Handhabung verbessert werden. Durch das Mikroimpaktor-Abscheidemittel werden kleine Tröpfchen aus dem Gasstrom herausgefiltert, die sich an den Strukturen des Mikroimpaktor-Abscheidemittel abscheiden können. Dadurch können diese kleinen Tröpfchen zusammenlaufen und größere Tröpfchen bilden, wie an anderer Stelle ausgeführt. Diese größeren Tröpfchen, werden im stationären Zustand vom Gasstrom mitgerissen und können an der dem Mikroimpaktor-Abscheidemittel stromabwärts nachgelagerten Gasstromumlenkstruktur aufprallen, wenn der Gasstrom an der Gasstromumlenkstruktur umgelenkt wird. Damit kann erreicht werden, dass der Restölgehalt von 2 bis 3 mg / Nm³ durch einen Energieverbrauch erreichbar ist, der um 60 bis 75 % geringer ist als bei Strukturen aus dem Stand der Technik. Das Fluid und Schmutzpartikel, die an der Gasstromumlenkstruktur abgeschieden werden, können direkt abgeführt werden und verschmutzen das Koaleszenzmedium nicht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Anströmungspfad stromaufwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel in radialer Richtung schmäler ist, als der Abströmungspfad stromabwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel. Die Breite des Anströmungspfands ist insbesondere so dimensioniert, dass bei einem erwarteten Volumenstrom im Anströmungspfad eine Strömungsgeschwindigkeit von 20 - 25 m/s erreicht wird. Ab dieser Strömungsgeschwindigkeit haben sich in Experimenten die erfindungsgemäßen Mikroimpaktor-Abscheidemittel als besonders effizient erwiesen, wobei 20 m/s die Untergrenze eines nach oben offenen Intervalls darstellt. Auch Strömungsgeschwindigkeiten von 100 m/s sind denkbar.
Zusätzlich oder alternativ wird vorgeschlagen, dass der Anströmungspfad stromaufwärts vom Impaktor-Abscheideelement gegen den Abströmungspfad in radialer Richtung versetzt ist, und zwar insbesondere nach radial innen versetzt ist.
Dabei verläuft der Anströmungspfad und/oder der Abströmungspfad vorzugsweise parallel zu der Hauptachse des Gehäuses. Dabei ist die Dicke der Strömungspfade in Bezug auf einen Radius, ausgehend von der Hauptachse des Gehäuses definiert. Weiter kann der Anströmungspfad und auch der Abströmungspfad rotationssymmetrisch um die Hauptachse ausgebildet sein, bzw. eine rotationssymmetrisches Strömungsfeld erzeugen. Es sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen der Anströmungspfad und auch der Abströmungspfad in einer axialen Draufsicht einen Bogen zwischen 10° und 240°, einen Bogen zwischen 40° und 200°, einen Bogen zwischen 80° und einem Halbkreisbogen (180°) oder einen Bogen von 90° ausbilden und/oder in denen mehrere Kreissegmente über den Umfang der Hauptachse verteilt und durch Trennwände getrennt, Stege oder Rippen sind, wobei jedes Segment einem Impaktor-Abscheideelement zu geordnet sein kann. Entsprechende Gradzahlen und Bogenformen können auch für die an anderer Stelle beschriebenen Rohgaseinlass, Koaleszenzmedium, Impaktor-Abscheideelement und/oder Halterung gelten.
Dabei ist auch insbesondere vorgesehen, dass der Anströmungspfad in radialer Richtung weiter innen angeordnet ist als der Abströmungspfad. Dadurch kann die Gasstromumlenkstruktur radial außen angrenzend am Koaleszenzmedium angeordnet sein, so dass das an der Gasstromumlenkstruktur Fluid durch Öffnungen und die am Koaleszenzmedium anliegende Druckdifferenz in das Koaleszenzmedium hineingepresst wird.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Reingasauslass zentral angeordnet ist und eine Reingasauslasshauptrichtung ausbildet und die Hauptachse (des Gehäuses) mindestens entlang eines Teils der Hauptachse (des Gehäuses) mit dieser (Reingasauslassrichtung) zusammenfällt oder parallel zu dieser (Reingasauslassrichtung) ist, wobei der Rohgaseinlass radial außerhalb des Reingasauslasses angeordnet ist. Dadurch kann eine Gasströmungsumkehr mit einem radial von innen nach außen geführtem Gasstrom innerhalb der Abscheidevorrichtung (mindestens im Bereich des Koaleszenzmediums) realisiert werden. Dadurch kann das Rohgas von radial innen kommend, insbesondere in einer den zentralen Reingasauslass umgebenden Gasführungsstruktur des Rohgaseinlasses durch das Impaktor-Abscheideelement geführt werden. Ein kleiner Radius des ringförmigen Impaktor-Abscheideelements zieht eine geringe durchströmte Querschnittsfläche und damit eine hohe Strömungsgeschwindigkeit nach sich, die die Effizienz des Impaktor-Abscheideelements steigert. Daher ist eine Anordnung des Impaktor-Abscheideelements radial innerhalb des Koaleszenzmediums effizienter als eine Anordnung radial außerhalb des Koaleszenzmediums, die sich gegebenenfalls bei einer Führung des Gasstroms von außen nach innen ergeben würde.
Dabei kann der Reingasauslass ein zentrales zur Hauptachse symmetrisches Element darstellen, welches auch als ein Schraubaufsatz ausgebildet ist, der für industriell standardisierte Schraubanschlüsse vorgesehen sein kann.
Der Rohgaseinlass ist dabei insbesondere als eine Verteilung von Einlässen, die radial außerhalb des Reingasauslasses angeordnet sind, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann der Rohgaseinlass mindestens teilweise bogenförmig ausgebildet sein, insbesondere mit Winkeln, wie an anderer Stelle für Bogenformen beschrieben, ausgebildet sein. Dabei kann das Koaleszenzmedium, wie an anderer Stelle der Beschreibung hervorgehoben, in radialer Richtung weiter außerhalb liegen als der Rohgaseinlass oder ein Bereich oder Abschnitt des Rohgaseinlasses, der dem Impaktor-Abscheideelement (unmittelbar) vorgelagert ist. Dabei ist diese Vorlagerung insbesondere derart ausgebildet, dass der Durchtritt des Gasstroms durch das Koaleszenzmedium von radial innen nach radial außen erfolgen kann.
Alternativ kann der Gasstrom von radial außen nach radial innen durch das Koaleszenzmedium fließen und auch das Impaktor-Abscheideelement kann derart ausgebildet sein, dass es, insbesondere in Zusammenspiel mit der Gasstromumlenkstruktur, den Luftstrom in die nach radial nach innen führende Richtung umlenkt. Dabei würde der Gasstrom in den An- und Abströmungspfaden des Impaktor-Abscheideelements folglich in radialer Richtung von außen nach innen verlaufen. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Vorteile der Erfindung auch für Konfigurationen, in denen der Rohgaseinlass radial weiter außen liegt als das Koaleszenzmedium, zu realisieren. Damit kann der hier beschriebene Vorteil auf eine ganze Reihe von strukturellen Geometrien angewandt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass insbesondere wenigstens ein Fluidauslass für im Koaleszenzmedium aus dem Gas ausgeschiedenes Fluid vorgesehen ist. Dadurch kann das Fluid aus der Vorrichtung abgeschieden werden und muss nicht in der Vorrichtung gesammelt werden. Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass in einem System, wie folgend beschrieben, also insbesondere in einer Maschine oder in einem Kompressor, der Fluidauslass mit einem Fluidkreislauf derart verbunden ist, dass es zu einem Rückführen des ausgeschiedenen Fluids, insbesondere eines Öls, in den Fluidkreislauf kommt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Impaktor-Abscheideelement derart ausgebildet ist, dass es die Hauptachse mindestens teilweise umgibt und/oder wobei die Gasstromumlenkstruktur derart ausgebildet ist, dass es die Hauptachse mindestens teilweise umgibt. Dadurch kann die wirksame Fläche gegenüber anderen möglichen Konfigurationen vergrößert werden, und die Reinigungseffizienz kann gesteigert werden und die Strömungsdynamik optimiert werden.
Dabei kann das Impaktor-Abscheideelement insbesondere derart ausgestaltet sein, dass es einstückig oder mehrstückig ausgebildet ist. Dabei kann eine Halterung vorgesehen sein, mit welcher das Mikroimpaktor-Abscheidemittel verklebt oder verschweißt ist. Dabei das Mikroimpaktor-Abscheidemittel eine Bogenform haben, die um die Hauptachse des Gehäuses herum gekrümmt ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass insbesondere das Impaktor-Abscheideelement mindestens teilweise geneigt zu einer Grundfläche der Abscheidevorrichtung im Gasstrom angeordnet ist und/oder wobei das Impaktor-Abscheideelement mindestens teilweise geneigt zu einer Gehäusedeckelfläche der Abscheidevorrichtung im Gasstrom angeordnet ist.
Der oben beschriebene flache Anströmwinkel, den das Impaktor-Abscheideelement im Bereich des Abscheidemittels mit einer Hauptrichtung des Gasstroms vom Anströmungskanal zum Abströmungskanal einschließt, entspricht in vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung dem Winkel des Impaktor-Abscheideelements zur Grundfläche des Gehäuses und/oder zur Gehäusedeckelfläche in der Weise, dass ich beide Winkel zu 90° ergänzen. Weiter kann die (lokale) Ebene, die das Abscheidemittel (lokal) aufspannt auch um einen oben beschriebenen flachen Anströmwinkel gegenüber der Symmetrieachse des Impaktor-Abscheideelements geneigt sein.
Dadurch wird die Durchströmung und damit auch das Abscheiden von Fluidtröpfchen verbessert.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Impaktor-Abscheideelement die Hauptachse in einer Weise umgibt, dass es mindestens teilweise die Mantelfläche eines Kegelstumpfs bildet, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfs dem Anströmungskanal zugewandt ist. Dadurch werden eine Durchströmung des Impaktor-Abscheideelements und die Reinigungsleistung verbessert. Die Hauptsymmetrieachse des Kegelstumpfs kann insbesondere derart angeordnet sein, dass die Hauptsymmetrieachse des Kegelstumpfs mit der Hauptachse des Gehäuses zusammenfällt. In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können mehrere jeweils trapezförmige Mikroimpaktor-Abscheidemittel facettenartig nebeneinander angeordnet sein, wobei sie durch Stege der Halterung voneinander getrennt sind. Zusammen können die Mikroimpaktor-Abscheidemittel die Mantelfläche des Kegelstumpfs annähern.
Dabei ist die „lokale Ebene“, die die Mantelfläche des Kegelstumpf lokal annähert und die wie hier an anderer Stelle schon beschrieben dazu dient, um die Winkel zu definieren, derart zu verstehen, es sich um eine Tangentialebene an die Mantelfläche des Kegelstumpfs handelt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Gasstromumlenkstruktur wenigstens teilweise einen Zylindermantel bildet. Dadurch kann von der Gasstromumlenkstruktur ein Abströmungskanal ausgebildet werden, wobei darin ein Gasstrom derart umgelenkt wird, dass eine Abscheidung der Fluidtröpfchen (Öltröpfchen) erfolgt, die sich wie zuvor dargestellt im Impaktor-Abscheideelement gesammelt haben und dann im Gasstrom mitgerissen wurden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Koaleszenzmedium 2 bis 5 Koaleszenzlagen oder genau 2 oder genau 3 oder genau 4 Koaleszenzlagen aufweist, und/oder dass das Koaleszenzmedium eine Filterfeinheit von 5 µm bis 8 µm aufweist oder eine Filterfeinheit von 6 µm bis 7 µm aufweist oder eine Filterfeinheit von 5 µm aufweist. Dadurch wird die Reinigungsleistung verbessert und Material eingespart, was die Herstellungskosten reduziert. Die Filterfeinheit definiert dabei die Partikelgröße, die der Filter in der Lage ist aus dem Gasstrom zu filtern.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Impaktor-Abscheideelement als Gitter oder Gewebe ausgebildet ist, aufweisend eine Maschenweite aus dem Bereich 10 µm bis 80 µm oder aus dem Bereich 20 µm bis 60 µm oder aus dem Bereich 30 µm bis 50 µm und/oder dass das Impaktor-Abscheideelement einen Winkel aus dem Bereich von 5° (sprich 5 Grad) bis 15° mit der wirksamen Umlenkfläche bzw. Innenfläche der Gasstromumlenkstruktur einschließt, oder wobei das Impaktor-Abscheideelement einen Winkel aus dem Bereich von 7° bis 10° zur Umlenkfläche der Gasstromumlenkstruktur einschließt, oder wobei das Impaktor-Abscheideelement einen Winkel von 8° mit der Umlenkfläche der Gasstromumlenkstruktur einschließt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Impaktor-Abscheideelement ausgebildet als Impaktor-Abscheideelement einer Abscheidevorrichtung wie eingehend im Detail beschrieben. Dabei gelten die entsprechenden Ausführungen und Darlegungen zu technischen Vorteilen der vorgeschlagenen Lösung fort.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Halterung für die Aufnahme eines Impaktor-Abscheideelement wie zuvor beschrieben, wobei die Halterung dazu ausgelegt ist, in eine Abscheidevorrichtung wie zuvor beschrieben aufgenommen zu werden, wobei die Halterung einen stromaufwärts vom Impaktor-Abscheideelement angeordneten Strömungskanal aufweist und einen stromabwärts vom Impaktor-Abscheideelement angeordneten Strömungskanal aufweist. Dabei ist in vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung der stromaufwärts vom Impaktor-Abscheideelement angeordnete Strömungskanal in radialer Richtung schmäler ist als der stromabwärts vom Impaktor-Abscheideelement angeordnete Strömungskanal. Insbesondere ist die Halterung einstückig ausgebildet, insbesondere derart, dass das Abscheidemittel des Impaktor-Abscheideelements so in der Abscheidevorrichtung gehalten wird, dass die oben beschriebenen Winkel, Orientierungen und Positionen eingehalten werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Gasstromreinigungsverfahren umfassend die Schritte eines Durchströmen eines Gasstroms durch ein Mikroimpaktor-Abscheidemittel einer Abscheidevorrichtung oder einer Abscheidevorrichtung wie zuvor beschrieben, eines Umlenkens des Gasstroms an einer Gasstromumlenkstruktur nach Austritt des Gasstroms aus dem Mikroimpaktor-Abscheidemittel, und eines Durchströmen des Gasstroms durch ein Koaleszenzmedium nach dem Umlenken des Gasstroms an der Gasstromumlenkstruktur.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Abscheidevorrichtung wie oben beschrieben und/oder eines Mikroimpaktor-Abscheideelements wie zuvor beschrieben und/oder einer Halterung wie zuvor beschrieben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System umfassend eine Abscheidevorrichtung wie oben beschrieben und/oder umfassend ein Impaktor-Abscheideelement wie oben beschrieben und/oder umfassend eine Halterung wie oben beschrieben.
Zu den verschiedenen Aspekten der Erfindung gelten die entsprechenden Ausführungen und Darlegungen zu technischen Vorteilen der eingangs vorgeschlagenen Lösung fort. Auch kann der jeweilige Aspekt der Erfindung durch sämtliche Merkmale anderer Aspekte, unabhängig von deren Kategorie, also unabhängig von Vorrichtung, System, Verfahren oder Verwendung entsprechend durch die jeweiligen Merkmale dieser anderen Aspekte spezifiziert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die gesamte Beschreibung, die Ansprüche und die Figuren offenbaren Merkmale der Erfindung in speziellen Ausführungsbeispielen und Kombinationen. Der Fachmann wird die Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren Kombinationen oder Unterkombinationen zusammenfassen, um die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, an seine Bedürfnisse oder an spezielle Anwendungsbereiche anzupassen.
Dabei zeigen:

1 eine Abscheidevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Teilschnittdarstellung;
2 eine Vergrößerungsdarstellung der Abscheidevorrichtung aus der 1 zur Darstellung des Impaktor-Abscheideelements und der Gasstromumlenkstruktur;
3 ist eine Detaildarstellung zum Gas- und Ölstrom im Bereich des erfindungsgemäßen Impaktor-Abscheideelements;
4 zeigt das erfindungsgemäße Impaktor-Abscheideelement und
5 zeigt eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Impaktor-Abscheideelements.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die 1 und 2 zeigen eine als Luftentölbox oder Luftentölelement zum Abscheiden von Öl aus Luft ausgestaltete Abscheidevorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Gehäuse 12 der Abscheidevorrichtung 10 hat einen Gehäuseboden 14, der zum Anschluss an eine Anbauschnittstelle (nicht dargestellt) eines Kompressors oder dergleichen ausgelegt ist.
Das im Wesentlichen zylindrische Gehäuse 12 ist am Gehäuseboden 14 mit einem bezüglich einer Hauptachse 50 des Gehäuses 12 zentral angeordneten Reinluftauslass 16 zum Abführen der gefilterten Reinluft ausgestattet. Ferner ist am Gehäuseboden 14 ein bezüglich der Hauptachse 50 radial außerhalb des Reinluftauslasses 16 angeordneter Rohlufteinlass 18 zum Einführen der ungefilterten, mit Fluidtröpfchen beladenen Rohluft vorgesehen. Radial zwischen dem Reinluftauslass 16 und dem Rohlufteinlass 18 ist ein Fluidauslass (nicht dargestellt) zum Abführen von aus dem Gas abgeschiedenem Fluid vorgesehen. Der Fluiddauslass ist als radialer Spalt zwischen einem Strömungskanal 32 des Reinluftauslasses 16 und einer auf diesen aufgesteckten Muffe (nicht dargestellt) ausgestaltet.
In einem Innenraum des Gehäuses 12 ist eine im Wesentlichen zylindermantelförmige, koaxial zur Achse angeordnete Filteranordnung als Koaleszenzmedium 22 vorgesehen, das vom Gasstrom zwischen dem Rohlufteinlass 18 und dem Reinluftauslass 16 durchströmt wird. Eine obere Endfläche des Koaleszenzmediums 22 liegt an einer oberen Abschlussplatte 24 an und eine untere Endfläche des Koaleszenzmediums 22 an einer Bodenplatte 26.
Die obere Abschlussplatte 24 und die Bodenplatte 26 sind vorzugsweise Kunststoff-Spritzgussteile, die in gemeinsam mit dem Koaleszenzmedium 22 in die aus Blech gefertigte Außenhülle des Gehäuses 12 eingesetzt sind. Das Gehäuse 12 ist daher im Gehäuseboden und auf der Seite des dem Gehäuseboden 14 gegenüber liegenden Gehäusedeckels 28 doppelwandig ausgestaltet. Der Rohlufteinlass 18 umfasst entsprechend Öffnungen in der Bodenplatte 26 und in einer darunter angeordneten Metallplatte 27.
Ein axialer Spalt zwischen der oberen Abschlussplatte 24 und dem Gehäusedeckel 28 bildet einen radialen Strömungskanal 30, der den Gasstrom nach dem Durchströmen des Koaleszenzmediums 22 von radial außen nach radial innen in den das Gehäuse 12 axial durchquerenden axialen Strömungskanal 32 führt. Der als koaxiales Rohr ausgestaltete axiale Strömungskanal 32 ist mit dem Reinluftauslass 16 verbunden.
Das Rohr des Strömungskanals 32 ist zweiteilig aus einem oberen, sich über die Länge des Koaleszenzmediums 22 erstreckenden Rohrteil und einem unteren, im Inneren des Doppelnippels der Anbauschnittstelle verlaufenden Rohrteil zusammengesetzt, wobei das untere Rohrteil in das obere Rohrteil eingesteckt ist.
Das Koaleszenzmedium 22 ist an seinen Stirnseiten in ringförmige Vertiefungen der Abschlussplatte 24 und der Bodenplatte 26 eingeklebt und auch das obere Rohrteil ist an seinen Enden fest mit der Abschlussplatte 24 und der Bodenplatte 26 verbunden. In einen Zwischenraum zwischen dem Rohrteil des Strömungskanals und den Koaleszenzmedium 22 ist ein Impaktor-Abscheideelements 300 eingesetzt. Das Koaleszenzmedium 22, die Abschlussplatte 24, die Bodenplatte 26, das Impaktor-Abscheideelement 300 und das Rohrteil bilden eine vorab fest verbundene Filtereinheit, die in das Außengehäuse 12 eingesetzt ist.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 12 so gestaltet, dass der Gasstrom in einer Richtung von radial innen nach radial außen bezüglich der (Haupt-)Achse durch das Koaleszenzmedium 22 geführt wird.
Wie in 1 - 3 dargestellt ist das Impaktor-Abscheideelement 300 ist dem Strömungsweg unmittelbar nach dem Rohlufteinlass 18 angeordnet und eine Halterung 320 (4), die ein Abscheidemittel in Form eines feinmaschigen Gewebes hält, und einen Sockelbereich umfasst, der einen Anströmungskanal 330 ausbildet, der die Rohluft dem Impaktor-Abscheideelement 300 zuführt. Der Anströmungskanal 330 ist relativ eng und so dimensioniert, dass sich bei der geplanten Verwendung eine Strömungsgeschwindigkeit von 20 - 25 m/s einstellt. Danach tritt die Rohluft durch das Abscheidemittel des Impaktor-Abscheideelements 300 hindurch, wobei es zur Abscheidung von Öltröpfchen kommt, die sich wieder zu größeren Tropfen zusammenlagern und dann in den Luftstrom übertreten. Danach tritt die vorgereinigte Rohluft in den Abströmungspfad 340 ein, der breiter als der Anströmungskanal 330 ist und ein freies Abströmen gewährleistet. Dort wird der vorgereinigte Luftstrom von der einer Gasstromumlenkstruktur 310 des Impaktor-Abscheideelements 300 abgelenkt, wodurch die am Abscheidemittel gebildeten größeren Tropfen aus der Luft abgeschieden werden. Die Rohluft tritt in einen Zwischenraum zwischen der Außenwand des Strömungskanals 32 und dem Innenumfang des Koaleszenzmediums 22 ein. Von dort strömt der Gasstrom radial nach au-ßen durch das Koaleszenzmedium 22 und am Außenumfang des Koaleszenzmediums 22 axial nach oben zum Strömungskanal 30 am bzw. im Gehäusedeckel 28 und von dort durch den zentralen Strömungskanal 32 zum Reinluftauslass 16.
Das vom Koaleszenzmedium 22 abtropfende Fluid wird in einem radial außerhalb des Rohlufteinlasses 18 angeordneten Bereich des Gehäusebodens 14 gesammelt und durch Öffnungen (nicht dargestellt) in die Fluidrücklaufkanäle 34 im Gehäuseboden 14 geführt. Die Fluidrücklaufkanäle 34 verlaufen im Inneren von Stegen 33, die den ringförmigen Rohlufteinlass 18 durchbrechen, und die im Koaleszenzmedium 22 abgeschiedenes Fluid von radial außen nach radial innen zum Fluidauslass führen.
Das Koaleszenzmedium 22 wird von einem druckstabilen Stützrohr 36 aus einem Lochblech getragen, wobei das Koaleszenzmedium 22 ein an der Innenseite des Stützrohrs 36 angeordnetes Feinabscheidermedium 38 und ein an der Außenseite des Stützrohrs 36 angeordnetes Nachabscheidevlies 40 umfasst. Das Nachabscheidevlies 40 ist auf eine Außenseite des Stützrohrs 36 gewickelt.
Die 2 und 3 zeigen eine vergrößerte Darstellung der Erfindung im Bereich des Impaktor-Abscheideelements 300 mit dem Mikroimpaktor-Abscheidemittel 350 auf einer Halterung 320 und der Gasstromumlenkstruktur 310. Das Mikroimpaktor-Abscheidemittel 350 hat im Wesentlichen die Gestalt der Mantelfläche eines Kegelstumpfs und ist als feinmaschiges Gewebe ausgebildet. Aus statischen oder herstellungstechnischen Gründen kann die Gesamtfläche des Mikroimpaktor-Abscheidemittels 350 durch Rippen oder Stützstreben (nicht dargestellt) der Halterung 320 unterbrochen sein. Die Halterung 320 ist ein einstückiges Kunststoff-Spritzgussteil, das in einem Zwischenraum zwischen der Außenwand und dem Innenumfang des Strömungskanals 32 angeordnet ist. Die Gasstromumlenkstruktur 310 hat die Gestalt eines Zylindermantels, wobei die Rohluft an dieser Struktur umgelenkt wird, um Öl abzuscheiden.
In 3 ist der Fließweg des abgeschiedenen Öls mit gestrichelten Pfeilen dargestellt. Das an der Gasumlenkeinrichtung 310 abgeschiedene Öl und ggf. auch Schmutzpartikel läuft an einer Innenwand der Gasumlenkeinrichtung 310 herab und kann durch Öffnungen 310a am unteren Rand der Gasumlenkeinrichtung 310 nach radial außen in die ringförmigen Vertiefungen der Bodenplatte 26 und von dort in die Fluidrücklaufkanäle 34 ablaufen, wobei es durch den am Koaleszenzmedium anliegenden Differenzdruck vorangetrieben wird.
Darüber hinaus bildet die Halterung 320 einen Anströmungspfad 330, der in radialer Richtung schmaler ist als der ebenfalls von der Halterung 320 gebildete Abströmungspfad 340. Auch ist der Anströmungspfad 330 gegenüber dem Abströmungspfad 340 nach radial nach innen versetzt. Dies wird auf die Mittelachse oder Mittelebene oder auf den „Mittelzylinder“ oder den „Mittelkegel“ der beiden Pfade bezogen, die diese durch ihre Dicke in radialer Richtung ausbilden.
4 zeigt das Impaktor-Abscheideelement 300 vor seinen Einbau in das Abscheideelement. Es umfasst im Wesentlichen zwei koaxiale, zylindrische Bereiche, wobei ein unterer Bereich mit geringerem Durchmesser ein Teil der Halterung 320 ist, der den Anströmungspfad mit geringerem Durchmesser bildet und ein oberer Bereich im Wesentlichen durch eine Außenfläche Gasstromumlenkstruktur 310 gebildet ist. Am unteren Rand der Gasstromumlenkstruktur 310 ist der Körper durch fensterartige, durch Stützbeine 310a getrennte Öffnungen 310b durchbrochen, durch welche von der Gasstromumlenkstruktur 310 abtropfendes Fluid bzw. Öl direkt in die ringförmige Vertiefungen der Bodenplatte 26 und von dort in die Fluidrücklaufkanäle 34 geleitet werden kann.
5 zeigt das Impaktor-Abscheideelement 300 in einer Explosionsdarstellung. Die Gasstromumlenkstruktur 310 hat die Gestalt eines Zylindermantels, der auf Stützbeinen 310a getragen ist, die in entsprechende Öffnungen 320a am Außenumfang der Halterung 320 eingreifen bzw. einrasten. Die Halterung 320 umfasst ein zentrales Stützrohr 320b, mit dem das das Mikroimpaktor-Abscheidemittel 350 verklebt ist, wobei das Stützrohr 320b dem das Mikroimpaktor-Abscheidemittel 350 axial überragt. Das Stützrohr 320b ist Bereich des Anströmungspfad 330 über Stützrippen (nicht dargestellt) mit einer ringförmigen Grundplatte 320c der Halterung 320 verbunden, mit welcher ein unterer Rand des Mikroimpaktor-Abscheidemittels 350 verklebt ist.
Bezugszeichenliste

12: Gehäuse
16: Reinluftauslass
18: Rohlufteinlasses
22: Koaleszenzmedium
24: Abschlussplatte
26: Bodenplatte
28: Gehäusedeckel
32: Strömungskanals
34: Fluidrücklaufkanäle
36: Stützrohr
38: Feinabscheidermedium
40: Nachabscheidervlies
50: Hauptachse
300: Impaktor-Abscheideelement
310: Gasstromumlenkstruktur
320: Halterung
330: Anströmungspfad
340: Abströmungspfad
350: Mikroimpaktor-Abscheidemittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018131053 A1 [0002]
DE 102019109217 A1 [0004]

Claims

Abscheidevorrichtung (10) zum Abscheiden von Tröpfchen eines Fluids aus einem Gasstrom, aufweisend - ein Gehäuse (12) mit einer Hauptachse (50); - einen Reingasauslass (16) zum Abführen gefilterten Reingases; - einen Rohgaseinlass (18) zum Einführen eines mit Tröpfchen beladenen Rohgases; und - ein Koaleszenzmedium (22), das im Gasstrom zwischen dem Rohgaseinlass (18) und dem Rohgasauslass (16) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass im Gasstrom gasstromaufwärts vom Koaleszenzmedium (22) und gasstromabwärts vom Rohgaseinlass (18) ein Impaktor-Abscheideelement (300) angeordnet ist, wobei das Impaktor-Abscheideelement (300) ein Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) und eine gasstromaufwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) angeordnete Gasstromumlenkstruktur (310) umfasst.
Abscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmungspfad (330) stromaufwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel (300) in schmäler ist als der Abströmungspfad (340) stromabwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel (300); und/oder dass der Anströmungspfad (330) gegen den Abströmungspfad (340) in Bezug auf die Hauptachse in radialer Richtung versetzt ist, insbesondere nach radial innen versetzt ist.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reingasauslass (16) zentral in der Hauptachse (50) verläuft der Rohgaseinlass (18) radial außerhalb des Reingasauslasses (16) angeordnet ist.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fluidauslass für im Koaleszenzmedium (22) aus dem Gas ausgeschiedenes Fluid vorgesehen ist.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroimpaktor-Abscheidemittel (300) die Hauptachse (50) wenigstens überwiegend umgibt und/oder die Gasstromumlenkstruktur (310) die Hauptachse (50) wenigstens überwiegend umgibt.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroimpaktor-Abscheidemittel (300) mindestens teilweise geneigt zu einer Grundfläche (14) und/oder einer Gehäusedeckelfläche der Abscheidevorrichtung (10) im Gasstrom angeordnet ist.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroimpaktor-Abscheidemittel (300) im Wesentlichen die Mantelfläche eines Kegelstumpfs bildet, welche die Hauptachse (50) umgibt, wobei insbesondere die Grundfläche des Kegelstumpfs dem Anströmungspfad (330) zugewandt ist.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasstromumlenkstruktur (310) im Wesentlichen eine die Hauptachse (50) umgebende Zylindermantelfläche bildet.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszenzmedium (22) 2 bis 5 Koaleszenzlagen oder genau 3 oder genau 4 Koaleszenzlagen aufweist; und/oder das Koaleszenzmedium (22) eine Filterfeinheit von 5 µm bis 8 µm aufweist oder eine Filterfeinheit von 6 µm bis 7 µm aufweist oder eine Filterfeinheit von 5 µm aufweist.
Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) als Gitter oder Gewebe ausgebildet ist, aufweisend eine Maschenweite aus dem Bereich 10 µm bis 150 um, insbesondere weniger als 80 µm oder aus dem Bereich 20 µm bis 60 µm oder aus dem Bereich 30 µm bis 50 µm aufweist; und/oder dass das Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) einen Winkel aus dem Bereich von 5° bis 15° zur Hauptachse oder zur Gasstromumlenkstruktur (310) einschließt, oder wobei das Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) einen Winkel aus dem Bereich von 7° bis 10° zur Hauptachse oder zur Gasstromumlenkstruktur (310) einschließt, oder wobei das Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) einen Winkel von 8° Hauptachse oder zur Gasstromumlenkstruktur (310) einschließt.
Impaktor-Abscheideelement (300) ausgebildet als Mikroimpaktor- Abscheideelement (300) einer Abscheidevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Halterung (320) für die Aufnahme eines Mikroimpaktor-Abscheidemittels (350) in einem Impaktor-Abscheideelement (300) nach Anspruch 11, wobei die Halterung (320) dazu ausgelegt ist, in eine Abscheidevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufgenommen zu werden, wobei die Halterung (320) einen stromaufwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) angeordneten Anströmungspfad (330) aufweist und einen stromabwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) angeordneten Abströmungspfad (340) aufweist, wobei insbesondere der stromaufwärts vom Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) angeordnete Anströmungspfad (330) in radialer Richtung schmäler ist als der stromabwärts vom Impaktor-Abscheideelement angeordneten Abströmungspfad (340).
Gasstromreinigungsverfahren, umfassend die Schritte - Durchströmen eines Gasstroms durch ein Mikroimpaktor-Abscheidemittel (350) einer Abscheidevorrichtung (10) oder einer Abscheidevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; - Umlenken des Gasstroms an einer Gasstromumlenkstruktur (310) nach Austritt des Gasstroms aus dem Impaktor-Abscheideelement (300); - Durchströmen des Gasstroms durch ein Koaleszenzmedium (22) nach dem Umlenken des Gasstroms an der Gasstromumlenkstruktur (310) .
Verwendung einer Abscheidevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder eines Impaktor-Abscheideelements (300) nach Anspruch 11 und/oder einer Halterung (320) nach Anspruch 12.
System umfassend eine Abscheidevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder umfassend ein Impaktor-Abscheideelement (300) nach Anspruch 11 und/oder umfassend eine Halterung (320) nach Anspruch 12.