DE19645007A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases - Google Patents

Description

Adsorptionsfraktionierung wird insbesondere beim Trocknen von Druckluft angewandt. Druckluft ist ein Energieträger für Produktionsprozesse. Moderne Produktionsmethoden und Prozeßabläufe stellen immer höhere Anforderungen an die Druckluftqualität. Es genügt heutzutage nicht mehr, eine bestimmt Menge Druckluft bereitzustellen, sondern die Druckluft muß auch definierten Reinheitskriterien genügen. Dabei steht die Forderung nach trockener, saube­ rer Druckluft im Vordergrund. Bei der Adsorptionsfraktionierung lagern sich Wassermoleküle aus der Luft an ein Adsorbens an.

Eine Vorrichtung zum Adsorptionsfraktionieren wird beispielsweise in der Schrift "Trockene Druckluft. Mit Sicherheit ein reiner Gewinn." der Firma Ultrafilter GmbH, Büssingstraße 1, D-42781 Haan, beschrieben. Die Schrift trägt die Kennzeichnung T.997.004.03.D 10.95. Mit der Vorrichtung kann Druckluft kontinuierlich getrocknet werden. Dazu weist die Vorrichtung zwei mit Adsorbens gefüllte Behälter auf. Beim Betrieb der Vorrichtung durch­ strömt feuchte Luft einen der Behälter und wird dabei getrocknet, während gleichzeitig ein Teil der in dem Behälter getrockneten Luft in den anderen Behälter geführt wird und dort in umgekehrter Strömungsrichtung das Adsorbens regeneriert, d. h. Wassermoleküle von dem Adsorbens aufnimmt. Die auf diese Weise wiederbefeuchtete Luft entspannt sich bei der Regene­ rierung und wird an die Umgebung entlassen.

Eine andere Vorrichtung zum Adsorptionsfraktionieren von Gasen wird in der EP 0 168 336 B1 beschrieben. Die Schrift weist zahlreiche Informatio­ nen zu Details der Adsorptionstechnik auf, etwa zur Prozeßsteuerung.

Die Montagekosten für den Aufbau solcher Vorrichtungen tragen erheblich zu deren Kosten bei. Dabei hängen die Kosten von der Anzahl einzeln zusammenzusetzender Bauteile und deren Herstellungskosten ab.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases anzugeben, die einen geringen Herstellungs- und Montageaufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei der erfindungsgemaßen Vorrichtung sind der Gaseinlaß, der Gasauslaß und der Nebenstromauslaß zu einem gemeinsamen Funktionsblock geführt, welcher die Leitungsverschaltung, das erste und zweite Wechselventil, sowie gegebenenfalls weitere Bauteile, enthält. Der Funktionsblock kann in einer Fabrik gefertigt und geprüft werden, so daß entsprechende Montageschritte am Betriebsort oder bei der Endmontage der Vorrichtung nicht mehr ausge­ führt werden müssen.

Ein Vorteil ist, daß gleiche Funktionsblöcke mit unterschiedlichen Anord­ nungen von Behältern zu erfindungsgemäßen Vorrichtungen kombiniert sein können. So sind beispielsweise Kombinationen mit niedrigen oder hohen Behältern und mit nur zwei oder zwanzig Behältern möglich. Funktions­ blöcke für erfindungsgemaße Vorrichtungen können daher im voraus produ­ ziert und auf Lager gehalten werden.

Zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren wird mindestens ein Paar von Adsorbens enthaltenden Behältern eingesetzt, nämlich ein erster und ein zweiter Behälter. Bei besonderen Ausgestaltungen der Vorrichtungen kommen weitere mit Adsorbens gefüllte Behälter zum Einsatz. Der Anzahl der Behälter wird keine Obergrenze gesetzt. Die Behälteranzahl ist meistens gerade. Bei bestimmten Ausgestaltungen kommen aber auch ungerade Behäl­ teranzahlen vor.

Der erste und der zweite Behälter weisen einen gemeinsamen, über ein erstes Wechselventil verzweigten Gaseinlaß und einen gemeinsamen über ein zweites Wechselventil verzweigten Gasauslaß auf, wobei die beiden Behälter im Bereich des Gasauslasses über eine Bypassleitung verbunden sind. Im Bereich des Gaseinlasses sind die beiden Behälter einzeln absperrbar mit einem Nebenstromauslaß verbunden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind der Gaseinlaß und der Nebenstromauslaß miteinander verbunden, wobei der Nebenstromauslaß verzweigt ist und jeweils ein Zweig zu dem ersten und zu dem zweiten Behälter geführt ist. Der Gaseinlaß und der Nebenstromauslaß nutzen ge­ meinsame Leitungsbauteile, so daß der erste und der zweite Behälter jeweils nur einen Anschluß gemeinsam für den Nebenstromauslaß und den Gaseinlaß haben. Andere Ausgestaltungen weisen eine Mehrzahl von Anschlüssen an den Behältern für Nebenstromauslaß und Gaseinlaß auf. In beiden Zweigen des Nebenstromanschlusses liegt jeweils ein Absperrventil zum einzelnen Ab­ sperren der Behälter. Bei einer anderen Variante der Ausgestaltungen werden Dreiwegeventile, beispielsweise an einer Verzweigung im Nebenstromauslaß, verwendet.

Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemaßen Vorrichtung haben einen Vorfilter im Gaseinlaß und/oder einen Nachfilter im Gasauslaß. Vorzugsweise liegen der Vorfilter bzw. der Nachfilter in einer Sammelleitung im Gaseinlaß bzw. im Gasauslaß, wobei die Sammelleitung in Richtung auf die beiden Behälter zu verzweigt wird. Weitere Ausgestaltungen weisen mehrere Vor­ filter bzw. Nachfilter in Reihen- und/oder Parallelschaltung und an ver­ schiedenen Stellen im Gaseinlaß bzw. Gasauslaß auf.

Im Bereich des Gasauslasses sind die beiden Behälter über eine Bypass­ leitung miteinander verbunden. Bei einer günstigen Ausgestaltung setzen Anschlüsse der Bypassleitung an Leitungsteilen des Gasauslasses an. In einer Ausgestaltungsvariante weisen der erste und/oder der zweite Behälter einen von dem Gasauslaß beabstandet liegenden Bypassanschluß auf, wobei der By­ passanschluß jedoch in räumlicher Nähe zum Gasauslaß liegt.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Vorrichtung enthält der Funk­ tionsblock eine Funktionssteuerung, die beim Betrieb der Vorrichtung Auf­ gaben der Prozeßsteuerung übernimmt, beispielsweise eine Ventilsteuerung.

Bei günstigen Weiterbildungen weist der Funktionsblock einen Gaseinlaß­ anschluß auf. Der Gaseinlaßanschluß ist über eine im Funktionsblock liegen­ de Anschlußleitung mit einem an dem Funktionsblock befestigten Vorfilter verbunden. Bei einer anderen Weiterbildung weist der Funktionsblock statt dessen oder gleichzeitig einen Gasauslaßanschluß auf, der über eine im Funktionsblock liegende Anschlußleitung mit einem an dem Funktionsblock befestigten Nachfilter verbunden ist. Zweckmäßigerweise werden der Vorfilter bzw. der Nachfilter von dem Funktionsblock gehalten. Besonders günstig sind Vorrichtungen mit einem Vorfilter und einem Nachfilter, die an zwei gegenüberliegenden Außenseiten des Funktionsblocks befestigt sind, vorzugs­ weise der Vorfilter unten und der Nachfilter oben am Funktionsblock. Bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit wenigstens einem der Filter ist es vorteilhaft, daß der Filter an eine Filterrückstandsableitung angeschlossen ist, die zum Funktionsblock geführt ist. So können Filterrückstände, beispiels­ weise Öl oder Wasser, abgeleitet werden. Vorteilhaft sind auch Varianten dieser Ausgestaltung, bei denen der Funktionsblock eine absperrbare Ablaß­ vorrichtung enthält, mit der die Filterrückstandableitung verbunden ist. Zweckmäßige Weiterbildungen davon weisen von einer Funktionssteuerung steuerbare Absperrventile auf. Darüber hinaus ist die Verwendung von Filter­ rückstandssammlern sinnvoll, die am Filter und/oder am Funktionsblock mit der Filterrückstandsableitung verbunden sind.

Wie bereits beschrieben, enthält der Funktionsblock Leitungen oder Lei­ tungsteile. Günstig ist es, wenn der Funktionsblock mindestens ein Kanal­ formbauteil mit kanalartigen Aussparungen aufweist. Durch ein solches Kanalformbauteil bzw. durch Zusammensetzen mehrerer solcher Kanalform­ bauteile werden kanalartige Leitungen gebildet. Die Kanalformbauteile können kostengünstig hergestellt werden, beispielsweise in einem Spritzgußverfahren. In verschiedenen Ausgestaltungsvarianten werden mit einem solchen Kanal­ formbauteil ein oder mehrere Leitungen ganz oder teilweise gebildet. Beson­ ders günstig ist ein Kanalformbauteil mit einer Kanalverzweigung, an der das Kanalformbauteil eine Aussparung zur Aufnahme eines Ventils, ins­ besondere eines Wechselventils aufweist. Bevorzugt werden Weiterbildungen bei denen das Kanalformbauteil mindestens zwei Kanäle aufweist, die in­ nerhalb des Kanalformbauteils keine Verbindung zueinander haben. Eine solche Integration mehrerer Leitungen bzw. Leitungsteile in ein Bauteil vereinfacht Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich. Zweckmäßige Weiterbildungen weisen weitere Aussparungen in dem Formbauteil auf, z. B. zur Aufnahme oder zur Befestigung einer Funktionssteuerung, von Bedien- und Anzeigeelementen und/oder von Teilen eines Filters.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind das erste und/oder das zweite Wechselventil passive Wechselventile, deren Ventilzustand durch die Druckverhältnisse am Ventil bestimmt ist. Passive Wechselventile benöti­ gen keine Ventilsteuerung, wodurch sich eine Steuerung der Vorrichtung vereinfachen läßt. Zweckmäßigerweise liegen das erste und/oder das zweite Wechselventil an der Verzweigung einer Sammelleitung und erlauben gleich­ zeitig einen Gasstrom von der Sammelleitung nur in einen Teil der Zweig­ leitungen.

Das Absperren der beiden Behälter gegen einen entfernt von ihnen liegenden Ausgang des Nebenstromauslasses erfolgt durch ein oder, vorzugsweise, durch pro Behälter ein elektronisch steuerbares Auslaßventil. Beides ermög­ licht beispielsweise eine zentrale elektronische Betriebssteuerung der Vor­ richtung. Günstig ist es, wenn das bzw. die elektronisch steuerbaren Aus­ laßventile jeweils eine Elektronikeinheit aufweisen, die an dem Auslaßventil gehaltert ist. Dadurch wird von dem bzw. den Ventilen eine Tragefunktion für die Elektronikeinheit übernommen. Die Ventile wiederum werden übli­ cherweise aufgrund eines festen Einbaus von einer Leitung bzw. Leitungs­ bauteilen getragen. Ein zusätzliches Befestigen der Elektronikeinheit ist somit nicht erforderlich.

Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung weist der Funktionsblock an einer Außenseite mindestens ein Anzeigeelement auf, an dem z. B. ein Ventilzu­ stand oder ein Gasdruckwert ablesbar ist, insbesondere eine Druckdifferenz. Der Ventilzustand gibt beim Betrieb der Vorrichtung eine wesentliche Infor­ mation über den gesamten Betriebszustand, z. B. darüber, in welchem Behälter gerade Gas getrocknet wird und in welchem Behälter gerade Adsor­ bens regeneriert wird. Ein Gasdruckwert, insbesondere eine Druckdifferenz, gibt weitere Betriebsinformationen wieder. Beim Vorhandensein eines Vor­ filters und/oder eines Nachfilters kann mit Hilfe der Druckdifferenz zwischen zwei Filteranschlüssen entschieden werden, ob ein Auswechseln des Filter­ mittels erforderlich ist.

Bevorzugt werden Ausgestaltungen der Vorrichtung, bei denen das minde­ stens eine Paar von Behältern über ein System von vier Busleitungen mit dem Funktionsblock verbunden ist. Die Busleitungen sind gebündelt oder separat voneinander angeordnet. Zwei Busleitungen sind Teil des Gaseinlasses und die zwei anderen Teil des Gasauslasses, wovon je eine mit dem ersten Behälter und je eine mit dem zweiten Behälter verbunden ist. Bei Ausgestal­ tungen mit weiteren Behältern sind auch diese Behälter an das System angeschlossen.

Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung so weitergebildet, daß sie mindestens einen Behälterkorpus aufweist, mit jeweils mindestens einem Behälterhohl­ raum und jeweils mindestens einem Leitungshohlraum, wobei der Behäl­ terhohlraum zwei an voneinander beabstandeten Außenseiten des Behälterkor­ pus liegende Hohlraumöffnungen hat. Ein solch kompakter Aufbau erleichtert den Austausch des Adsorbens, insbesondere wenn das Adsorbens in aus­ tauschbaren Kartuschen liegt. Der Leitungshohlraum dient der Verbindung des Behälterhohlraumes zum Funktionsblock. Bei einer Ausgestaltung mit einem System von vier Busleitungen und mit einem Behälterkorpus, der Leitungshohlräume aufweist, sind Verbindungen zwischen den Busleitungen und entsprechenden Leitungshohlräumen vorhanden, die beispielsweise durch Anbohren, Anschneiden oder Anstechen des Behälterkorpus, hergestellt wurden.

Im allgemeinen sind jedem Behälterhohlraum mindestens zwei Leitungshohl­ räume zugeordnet. Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Leitungs­ hohlraum gasdicht mit einer Gassperre in zwei Teilhohlräume unterteilt wobei sich jeder Teilhohlraum von der Gassperre zu einer Hohlraumöffnung erstreckt. Somit reicht es aus, daß jedem Behälterhohlraum nur ein, unter­ teilter, Leitungshohlraum zugeordnet ist.

Unter anderem aus Gründen der Reduzierung von Fertigungskosten, ist es günstig, wenn der Behälterkorpus extrudiert ist.

Bei einer weiteren Weiterbildung weist der Behälterkorpus zwei Behälterhohl­ räume und zwei Leitungshohlräume auf, die beide wie beschrieben mit einer Gassperre unterteilt sind. Die vier Hohlräume sind langgestreckt und unge­ fähr parallel zueinander angeordnet. Diese Weiterbildung bietet ein hohes Maß an Integration von Bauteilen und erlaubt damit eine kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zweckmäßig ist es, wenn die Vorrichtung an den beabstandeten Außenseiten des Behälterkorpus einen Hohlraumverbinder aufweist, vorzugsweise an den beiden beabstandeten Außenseiten je einen Hohlraumverbinder, wobei der Hohlraumverbinder den mindestens einen Behälterhohlraum mit einem Lei­ tungshohlraum verbindet. Ein solch modularer Aufbau zur Bildung und Verbindung von Behältern bietet fertigungstechnische Vorteile.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Hohlraumverbinder ein den Behäl­ terhohlraum an der Behälterhohlraumöffnung zur Behälterumgebung gasdicht abschließendes Schließmittel, z. B. ein Deckel oder ein Boden ist. Ein zusätzliches Schließbauteil ist damit nicht mehr erforderlich.

Günstig ist weiterhin eine Ausgestaltung, bei der der Hohlraumverbinder ein das Gewicht des Behälterkorpus tragender Fuß ist.

Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Vorrichtung werden anhand der Zeichnung erklärt. Es werden weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungs­ beispiele beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem Funktionsblock, an dem ein Vorfilter und ein Nachfilter befestigt sind, und mit zwei Be­ hältern,

Fig. 2 den Funktionsblock in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 ein Kanalformbauteil in Draufsicht und

Fig. 4 das Kanalformbauteil in perspektivischer Darstellung.

In Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung dargestellt. Zwei Behälterhohlräume 46 liegen zusammen mit jeweils einem ihnen zugeordneten Leitungshohlraum 48 in einem Behäl­ terkorpus 42. Die Leitungshohlräume 48 sind jeweils gasdicht mit einer Gassperre 49 in zwei Teilhohlräume unterteilt. Die Verbindung der Behäl­ terhohlräume 46 zu den Leitungshohlräumen 48 erfolgt über einen auslaßsei­ tigen Hohlraumverbinder 44 (oben) und über einen einlaßseitigen Hohlraum­ verbinder 45 (unten). Die Verbindung wird über Leitungsstücke jeweils zwischen Hohlraumöffnungen 47 hergestellt. Die Leitungsstücke in dem einlaßseitigen Hohlraumverbinder 45 gehören zusammen mit den beiden unte­ ren Teilhohlräumen den Einlaßbusleitungen 40 und Leitungsstücken im Funktionsblock 16 zu dem Gaseinlaß 3. Die Leitungsstücke in dem aus­ laßseitigen Hohlraumverbinder 44 gehören zusammen mit den beiden oberen Teilhohlräumen, den Auslaßbusleitungen 41 und Leitungsstücken im Funk­ tionsblock 16 zu dem Gasauslaß 6.

Das Behälterpaar 44 mit dem ersten Behälter 1 und dem zweiten Behälter 2 ist neben dem Funktionsblock 16 angeordnet. Dieser enthält das erste passive Wechselventil 4 im Gaseinlaß 3 und das zweite passive Wechselven­ til 5 im Gasauslaß 6. Der Gaseinlaß ist an einen Vorfilter 12 angeschlossen, der wiederum über eine Anschlußleitung 17 eine Verbindung zu dem Gas­ einlaßanschluß 20 besitzt. Weiterhin hat der Vorfilter 12 über eine Filter­ rückstandsableitung 18 eine Verbindung zu dem Funktionsblock, wobei die Filterrückstandsableitung 18 in dem Funktionsblock 16 weitergeführt ist. An ein Leitungsstück des Gasauslasses 6 ist der Nachfilter 14 angeschlossen. Über eine Anschlußleitung 17 besitzt er eine Verbindung zum Gasauslaß­ anschluß 21. Auch der Nachfilter 14 ist an eine Filterrückstandsableitung 18 angeschlossen, die jedoch am Funktionsblock 16 endet. Sie wird nicht benutzt und existiert lediglich aus fertigungstechnischen Gründen. Der Funk­ tionsblock 16 weist drei Magnetventile 28 auf, die der Ansteuerung der drei im linken unteren Teil des Funktionsblocks 16 dargestellten Ventile dienen. Die elektrischen Verbindungen dorthin sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Die drei Magnetventile sind über elektrische Leitungen mit der Steuerungselek­ tronikeinheit 27 verbunden, die wiederum mit einem Bedienelement 29 und einem Anzeigeelement 23 verbunden ist. Die beiden unterhalb des Anzeige­ elementes 23 liegenden elektrischen Leitungen führen von der Steuerungselek­ tronikeinheit 27 zu elektrischen Anschlüssen an der rechten Außenseite des Funktionsblocks 16. Sie dienen der Kontrolle und der Fehlerdiagnose, beispielsweise durch einen Servicetechniker am Betriebsort der Vorrichtung. Wesentliche Informationen über den Betriebszustand können aber auch am Anzeigeelement 23 abgelesen werden. Das Bedienelement 29 erlaubt die manuelle Bedienung der Vorrichtung, etwa dem Ein- bzw. Ausschalten oder der manuellen Steuerung der Ventile im Funktionsblock 16.

Die Funktionen der im linken unteren Teil des Funktionsblocks 16 liegenden Ventile und weiterer Details des Funktionsblocks 16 werden anhand von Fig. 2 erläutert. Das erste Auslaßventil 8 befindet sich in einem Zweig des Nebenstromauslasses 11, der den Gaseinlaß 3 mit dem Schalldämpfer 10 verbindet, der wiederum mit der Umgebung des Funktionsblockes 16 ver­ bunden ist. Das erste Auslaßventil 8 ist als ein Membranventil ausgeführt, welches mit Hilfe einer von ihm gehaltenen Ventilsteuerplatine 24 von einem der Magnetventile 28 ansteuerbar ist. Das zweite Auslaßventil 9 befindet sich in einem anderen Zweig des Nebenstromauslasses 11, der den Gaseinlaß 3 mit dem Schalldämpfer 10 verbindet. Es wird von einem anderen der Magnetventile 28 über seine Ventilsteuerplatine 24 angesteuert. Dem Ablaß­ ventil 30 ist das dritte der Magnetventile 28 zugeordnet. Es erlaubt ein Ablassen von Filterrückständen über die Filterrückstandsableitung 18 aus der Ablaßöffnung für Filterrückstände 31. Die beiden Differenzdruckaufnehmer 26 dienen der Zustandskontrolle der Filtermittel in den in Fig. 1 darge­ stellten Filtern 12, 14. Ist die Druckdifferenz zu groß, löst der Differenz­ druckaufnehmer über eine nicht gezeigte Leitung in der Steuerungselektronik­ einheit 27 ein Signal aus, daß das Filtermittel ausgewechselt werden muß. Diese Information wird durch Leuchten einer Leuchtdiode in dem Anzeige­ element 23 nach außen sichtbar gemacht. Bei Varianten der bestehenden Ausführungsform wird die Information statt dessen oder zusätzlich auf andere optisch erkennbare Weise oder durch ein akustisches Signal deutlich ge­ macht. Im oberen linken Bildteil von Fig. 2 ist die Bypassleitung 7 mit einer in ihr angeordneten Bypassdrossel 19 dargestellt. Bei Weiterbildungen der Ausführungsform ist die Drosselwirkung der Bypassdrossel von der Steuerungselektronikeinheit 27 aus steuerbar, beispielsweise indem ein Öff­ nungsquerschnitt in der Bypassdrossel 19 verändert wird.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ein Kanalformbauteil 35 mit zwei Hauptkanälen 32, die innerhalb des Kanalformbauteils keine Verbindung zueinander haben, zwei Zweigkanälen 36, einem Ventilsitz 34 und zwei Filteranschlüssen 33, die jeweils über eine durch das Kanalformbauteil 35 durchgehende Bohrung mit einem der beiden Hauptkanäle 32 verbunden sind.

Die Kanäle 32, 36 in dem Kanalformbauteil 35 werden durch ein zweites, nicht gezeigtes Kanalformbauteil oder durch eine Abdeckung zu geschlosse­ nen Gasleitungsstücken ergänzt. Das zweite Kanalformbauteil bzw. die Abdeckung ist an der in Fig. 4 oben liegenden Seite des Kanalformbauteils 35 anzuordnen. Es können auch mehrere andere Kanalformbauteile und/oder Abdeckungen verwendet werden. Als Abdeckungen sind auch andere Bauteile des Funktionsblocks, z. B. ein Formgehäuse, verwendbar.

Das Kanalformbauteil 35 dient zum Aufbau eines Gaseinlasses. Beim Betrieb einer so aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung strömt Gas von dem Gaseinlaßanschluß 20 aus durch den sich daran anschließenden Hauptkanal 32 zu dem linken Filteranschluß 33. Über einen nicht gezeigten Filter strömt es durch den rechten Filteranschluß 33 in den rechten Hauptkanal 32. Ein in dem Ventilsitz 34 eingesetztes Wechselventil bestimmt den weiteren Strömungsweg. So strömt das Gas entweder durch den vorderen oder durch den hinteren Zweigkanal 36 weiter. Die Zweigkanäle 36 sind mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Behälter verbunden.

Die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung wird wie folgt betrieben: Durch den Gaseinlaßanschluß 20 strömt das zu fraktionierende Gas ein. Es durchquert die untere An­ schlußleitung 17 den Vorfilter 12 und wird in den Funktionsblock 16 zurückgeführt. Der Ventilzustand der passiven Wechselventile 4 und 5 ist abhängig von dem Ventilzustand der aktiven Ventile 8 und 9, von denen während des Betriebs gleichzeitig eines geschlossen und eines offen ist. Bei offenem ersten Auslaßventil 8 befindet sich das erste passive Wechselventil 4 in einem Ventilzustand, in dem der Vorfilter 12 gegen die untere der beiden Einlaßbusleitungen 40 abgesperrt ist. Das Gas strömt also von dem Vorfilter 12 aus weiter in die obere Einlaßbusleitung 40 und von dort nach unten und durch den einlaßseitigen Hohlraumverbinder 45 von unten in den zweiten Behälter 2. Es durchströmt diesen nach oben, wobei sich Moleküle einer Fraktion des Gases, z. B. Wassermoleküle, an dem im Behälter 2 befindlichen Adsorbens anlagern. Das fraktionierte Gas verläßt den Behälter 2 durch die obere Hohlraumöffnung 47. Es erreicht das zweite passive Wechselventil 5, das einen Ventilzustand hat, bei dem die untere Auslaßbus­ leitung 41 gegen den Nachfilter 14 abgesperrt ist. Folglich kann das fraktio­ nierte Gas weiter in den Nachfilter 14 strömen und die Vorrichtung über die Anschlußleitung 17 an dem Gasauslaßanschluß 21 verlassen. Das fraktio­ nierte Gas verläßt die Vorrichtung jedoch nicht vollständig, sondern ein Teilstrom des fraktionierten Gases durchquert die Bypassleitung 7 und wird durch die untere Auslaßbusleitung 41 von oben in den ersten Behälter 1 geführt. In dem Behälter 1 regeneriert es das dort befindliche Adsorbens, wobei es sich entspannt und Moleküle der Fraktion des Gases wieder aufnimmt. Es verläßt den ersten Behälter 1 durch seine untere Hohlraumöff­ nung 47 und strömt durch das offene erste Auslaßventil, den linken Neben­ stromauslaß 11 und den Schalldämpfer 10 aus der Vorrichtung. Nach einiger Zeit werden das zweite Auslaßventil 9 geöffnet und das erste Auslaßventil 8 geschlossen, woraufhin das erste 4 und das zweite 5 passive Wechselventil umschalten. Als Folge kehrt sich die Strömungsrichtung in beiden Behältern um, wird das in die Vorrichtung eingeströmte Gas in dem ersten Behälter 1 fraktioniert und wird das Adsorbens in dem zweiten Behälter 2 mit Hilfe eines Teilstroms des fraktionierten Gases regeneriert.

Anhand der Zeichnung wurde eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, die sich insbesondere zum Trocknen von Luft eignet. Die Erfindung ist aber keineswegs auf diesen Fall begrenzt, sondern eignet sich allgemein zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases.

Bezugszeichenliste

1

erster Behälter

2

zweiter Behälter

3

Gaseinlaß

4

erstes passives Wechselventil

5

zweites passives Wechselventil

6

Gasauslaß

7

Bypassleitung

8

erstes Auslaßventil

9

zweites Auslaßventil

10

Schalldämpfer

11

Nebenstromauslaß

12

Vorfilter

14

Nachfilter

16

Funktionsblock

17

Anschlußleitung

18

Filterrückstandsableitung

19

Bypassdrossel

20

Gaseinlaßanschluß

21

Gasauslaßanschluß

23

Anzeigeelement

24

Ventilsteuerplatine

25

Bedienelement

26

Differenzdruckaufnehmer

27

Steuerungselektronikeinheit

28

Magnetventil

29

Bedienelement

30

Ablaßventil

31

Ablaßöffnung für Filterrückstände

32

Hauptkanal

33

Filteranschluß

34

Ventilsitz

35

Kanalformbauteil

36

Zweigkanal

40

Einlaßbusleitung

41

Auslaßbusleitung

42

Behälterkorpus

43

Behälterpaar

44

auslaßseitiger Hohlraumverbinder

45

einlaßseitiger Hohlraumverbinder

46

Behälterhohlraum

47

Hohlraumöffnung

48

Leitungshohlraum

49

Gassperre

Claims (22)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases, insbesondere zum Trocknen oder Reinigen von Luft, mit mindestens einem Paar (43) von Behältern (1, 2), nämlich aus einem ersten (1) und einem zweiten (2) Behälter, die einen gemeinsamen, über ein erstes Wechselventil (4) verzweigten Gaseinlaß (3) aufweisen und einen ge­ meinsamen über ein zweites Wechselventil (5) verzweigten Gasauslaß (6), wobei die beiden Behälter (1, 2) im Bereich des Gasauslasses (6) über eine Bypassleitung (7) verbunden sind, wobei weiter beide Behälter (1, 2) im Bereich des Gaseinlasses (3) einzeln absperrbar mit einem Nebenstromauslaß (11) verbunden sind und wobei insbesondere ein Vorfilter (12) im Gaseinlaß (3) und/oder ein Nachfilter (14) Gasauslaß (6) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (3), der Gasauslaß (6) und der Nebenstromauslaß (11) zu einem gemeinsamen Funktionsblock (16) geführt sind, welcher die Leitungsverschaltung, das erste (4) und zweite (5) Wechselventil sowie gegebenenfalls weitere Bauteile enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funk­ tionsblock (16) eine Funktionssteuerung (25; 27; 28) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsblock (16) einen Gaseinlaßanschluß (20) aufweist und daß an dem Funktionsblock (16) ein Vorfilter (12) befestigt ist, der über eine im Funktionsblock liegende Anschlußleitung (17) mit dem Gaseinlaß­ anschluß verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsblock (16) einen Gasauslaßanschluß (21) aufweist und daß an dem Funktionsblock (16) ein Nachfilter (14) befestigt ist, der über eine im Funktionsblock liegende Anschlußleitung (17) mit dem Gas­ auslaßanschluß verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (12; 14) an eine Filterrückstandsableitung (18) angeschlossen ist, die zum Funktionsblock geführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Funk­ tionsblock (16) eine absperrbare Ablaßvorrichtung (30; 31) enthält, mit der die Filterrückstandsableitung (18) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorfilter (12) und der Nachfilter (14) an zwei gegenüberliegenden Außenseiten des Funktionsblocks (16) befestigt sind, vorzugsweise der Vorfilter (12) unten und der Nachfilter (14) oben am Funktionsblock (16).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Funktionsblock (16) mindestens ein Kanalformbauteil (35) mit kanalartigen Aussparungen (32; 36) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanal­ formbauteil (35) an einer Kanalverzweigung eine Aussparung (34) zur Aufnahme eines Wechselventils (4, 5) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalformbauteil (35) mindestens zwei Kanäle (32; 36) aufweist, die innerhalb des Kanalformbauteils (35) keine Verbindung zueinander haben.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste (4) und/oder das zweite (5) Wechselventil passive Wechselventile sind, deren Ventilzustand durch die Druckverhältnisse am Ventil bestimmt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Behälter (1, 2) im Bereich des Gaseinlasses (3) gemeinsam durch ein oder jeweils durch ein elektronisch steuerbares Auslaßventil (8, 9) einzeln gegen den Nebenstromauslaß (11) absperrbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die elektronisch steuerbaren Auslaßventile (8, 9) jeweils eine Elektronik­ einheit (24) aufweisen, die an dem Auslaßventil (8, 9) gehaltert ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Funktionsblock an einer Außenseite mindestens ein An­ zeigeelement (23) aufweist, an dem ein Ventilzustand oder ein Gas­ druckwert ablesbar ist, insbesondere eine Druckdifferenz.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß das mindestens eine Paar (43) von Behältern (1, 2) über ein System von vier Busleitungen (40; 41) mit dem Funktionsblock (16) verbunden ist, wobei zwei Busleitungen (40) Teil des Gaseinlasses (3) und die zwei anderen (41) Teil des Gasauslasses (6) sind, wovon je eine (40; 41) mit dem ersten Behälter (1) und je eine (40; 41) mit dem zweiten Behälter verbunden ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung mindestens einen Behälterkorpus (42) aufweist, mit jeweils mindestens einem Behälterhohlraum (46) und jeweils minde­ stens einem Leitungshohlraum (48), wobei der Behälterhohlraum (46) zwei an voneinander beabstandeten Außenseiten des Behälterkorpus (42) liegende Hohlraumöffnungen (47) hat.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl­ terkorpus extrudiert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungshohlraum (48) gasdicht mit einer Gassperre (49) in zwei Teilhohlräume unterteilt ist, wobei sich jeder Teilhohlraum von der Gassperre (49) zu einer Hohlraumöffnung (47) erstreckt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl­ terkorpus (42) zwei Behälterhohlräume (46) und zwei Leitungshohlräume aufweist und daß die vier Hohlräume (46; 48) langgestreckt sind und ungefähr parallel zueinander angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung an den beabstandeten Außenseiten des Behäl­ terkorpus (42) einen Hohlraumverbinder (44, 45) aufweist, der den mindestens einen Behälterhohlraum (46) mit einem Leitungshohlraum (48) verbindet.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl­ raumverbinder (44, 45) ein den Behälterhohlraum (46) an der Hohl­ raumöffnung (47) zur Behälterumgebung gasdicht abschließender Deckel (44) bzw. Boden (45) ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumverbinder (45) ein das Gewicht des Behälterkorpus tragen­ der Fuß ist.