DE202008016962U1 - droplet - Google Patents
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Abstract
Tropfenabscheideranordnung (10) für Luftwäscher, Entfeuchter, Befeuchter, Kühlanlagen und dergleichen, angeordnet an oder in wenigstens einem Strömungskanal (1) zur Abscheidung von Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikeln aus im Strömungskanal (1) strömenden Medien, mit parallel zueinander mit ihrer Hauptebene parallel und/oder schräg zur Strömungsrichtung angeordneten Profilelementen (4), wobei im unteren Bereich der Tropfenabscheideranordnung (10) oder des Strömungskanals wenigstens eine Ablaufvorrichtung (5) für die abgeschiedene Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Profilelement (4) an wenigstens einer, der Strömungsrichtung der strömenden Medien, zuweisenden Oberfläche (41) wenigstens teilweise eine Funktionsschicht aufweist.Droplet separator arrangement (10) for air washers, dehumidifiers, humidifiers, cooling systems and the like, arranged on or in at least one flow channel (1) for separating liquid and / or solid particles from media flowing in the flow channel (1), with their main plane parallel to each other in parallel and / or profile elements (4) arranged at an angle to the direction of flow, wherein at least one discharge device (5) for the separated liquid and / or solid particles is provided in the lower region of the droplet separator arrangement (10) or the flow channel, characterized in that at least one profile element ( 4) at least one, the flow direction of the flowing media, assigning surface (41) at least partially has a functional layer.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tropfenabscheideranordnung wie Luftwäscher, Entfeuchter, Befeuchter, Kühlanlagen und dergleichen, angeordnet an oder in wenigsten einem Strömungskanal zur Abscheidung von Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikeln aus im Strömungskanal strömenden Medien, mit einem Rahmen sowie den Rahmen bedeckenden Abdeckelementen, mit parallel zueinander mit ihrer Hauptebene parallel und/oder schräg zur Strömungsrichtung angeordneten Profilelementen, wobei im unteren Bereich des Rahmens oder des Strömungskanals wenigstens eine Auffangvorrichtung für abgeschiedene Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikel vorgesehen ist.The The present invention relates to a mist eliminator arrangement such as Air washers, Dehumidifiers, humidifiers, cooling systems and the like, arranged on or in at least one flow channel for Separation of liquid and / or solid particles from media flowing in the flow channel, with a frame and the cover elements covering the frame, with parallel to each other with their main plane parallel and / or oblique to the flow direction arranged profile elements, wherein in the lower region of the frame or the flow channel at least one collecting device for separated liquid and / or solid particles is provided.
Derartige Tropfenabscheideranordnungen sind bekannt und werden bisher sehr vielseitig verwendet bei Luftwäschern, Entfeuchtern, Befeuchtern, Kühlanlagen und dergleichen. Derartige Tropfenabscheideranordnungen werden beispielsweise als Lamellenabscheider bezeichnet, mit denen Strömungsumlenkungen erzielt werden, wodurch eine Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen bzw. Feststoffpartikeln erreicht wird. Die Flüssigkeitströpfchen strömen entlang den Profilelementen nach unten in der Tropfenabscheideranordnung, genauso wie die Feststoffpartikel. Die abgeschiedenen Partikel werden im unteren Bereich der Tropfenabscheideranordnung gesammelt und gelangen über Auslassöffnungen in darunter angeordnete Rinnen, über die sie abgeführt werden.such Droplet arrangements are well known and have become very popular Versatile used in air washers, Dehumidifiers, humidifiers, refrigerators and the same. Such mist eliminator arrangements become, for example referred to as lamella separators, with which flow deflections are achieved, whereby a deposition of liquid droplets or Solid particles is achieved. The liquid droplets flow along the profile elements down in the mist eliminator assembly, as well as the solid particles. The separated particles are in the lower part of the mist eliminator collected and get over outlet into gutters below, above they are removed.
Eine derartige Tropfenabscheideranordnung arbeitet beispielsweise nach dem sog. Prallflächenprinzip. Der zu reinigende Luftstrom wird in verschiedene Einzelströme geteilt und umgelenkt. Dadurch werden an dem Tropfen Trägheitskräfte wirksam, die diese auf die Profilelemente prallen lassen. Durch die Tropfen wird ein Flüssigkeitsfilm gebildet, der von der Strömung vorwärts getrieben wird. Die eigentliche Trennung von Flüssigkeitsfilm und Luftstrom erfolgt in Phasentrennkammern, wobei dort die wieder beruhigte Flüssigkeit unter Schwerkrafteinfluss nach unten weg rinnt und aus dem System entfernt werden kann. Die entsprechende Ausbildung der Phasenkammer verhindert die Ablösung und Wirbelbildung. Kleinere Tropfen können an das Nachbarprofilelement gelangen und werden im Bereich von Riefen bzw. den dahinterliegenden Fangnasen abgeschieden. Der Abscheidegrad der Tropfenabscheideranordnungen ist im Wesentlichen von der Größe und Anzahl der abzuscheidenden Tropfen, von der Strömungsgeschwindigkeit und der Zähigkeit des Gases sowie von der Konstruktion der Tropfenabscheideranordnung abhängig. Die Effizienz einer Tropfenabscheideranordnung wird letztendlich durch das Zusammenwirken der Faktoren Querschnitt der Profilelemente, Oberflächenbeschaffenheit, Druckverlust und Druckabfall, Abscheidegrad und Grenztropfengröße, Korrosionsverhalten, Teilung, Wärmeformbeständigkeit sowie Gewährleistung gewisser hygienischer Zustände beschrieben.A such mist eliminator works, for example after the so-called baffle surface principle. The air stream to be cleaned is divided into different individual streams and diverted. As a result, inertial forces are effective on the droplet, these on make the profile elements bounce. Through the drops becomes a liquid film formed by the flow forward is driven. The actual separation of liquid film and air flow takes place in phase separation chambers, where there is again calmed liquid under gravity flows down and out of the system can be removed. The corresponding formation of the phase chamber prevents the detachment and vortex formation. Smaller drops can be attached to the neighboring profile element arrive and are in the area of grooves or the underlying Fangnasen deposited. The degree of separation of the mist eliminator arrangements is essentially of the size and number the drops to be deposited, the flow velocity and the toughness of the gas as well as the construction of the mist eliminator arrangement dependent. The efficiency of a mist eliminator arrangement ultimately becomes through the interaction of the factors cross-section of the profile elements, Surface finish, Pressure drop and pressure drop, degree of separation and limit drop size, corrosion behavior, Division, heat resistance as well as warranty certain hygienic conditions described.
Neben der reinen Luftentfeuchtung bewirkt eine Tropfenabscheideranordnung auch, dass Schadstoffe, die beispielsweise im Luftwäscher an die Flüssigkeit übergegangen sind, nicht mit Luft ausgetragen werden. Darüber hinaus ist von Vorteil, dass nachfolgende Anlagenteile nicht durch Korrosion angegriffen werden und Nachfolgeanlagen nicht wegen Verstopfung der Kanäle vorzeitig ausgeschaltet werden müssen. Ein weiterer Aspekt bei den bekannten Tropfenabscheideranordnungen ist beispielsweise beim Einsatz von Profilelement aus polymeren Werkstoffen. Beispielsweise bei produktionsfrisch hergestellten polymeren Profilelementen ist das Wasserbenetzungsverhalten nicht optimal. Erst nach einer Betriebszeit von einigen Monaten wird der gewünschte Wirkungsgrad der Tropfenabscheideranordnung erreicht.Next the pure dehumidification causes a mist eliminator arrangement Also, that pollutants, for example, in the air scrubber to the Liquid transferred are not airborne. In addition, it is an advantage that Subsequent system components are not attacked by corrosion and successors not due to blockage of the channels prematurely must be turned off. Another aspect of the known droplet separator arrangements is for example when using profile element of polymeric Materials. For example, in production fresh produced polymeric profile elements, the water wetting behavior is not optimal. Only after an operating time of a few months, the desired efficiency reaches the droplet separator arrangement.
Derartige Tropfenabscheideranordnungen bieten somit Raum für Verbesserungen hinsichtlich der Reduzierung der Kosten sowie der Energie aber auch insbesondere im Bezug auf die Abscheideeffizienz und Effektivität.such Mist eliminator arrangements thus provide room for improvement in terms of Reduction of costs and energy but also in particular in terms of separation efficiency and effectiveness.
Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu überwinden und eine Tropfenabschneideranordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine besonders hohe Effizienz besitzt und die bei reduzierter Baugröße kostengünstig und energiesparend zur Verfügung gestellt werden kann.Here uses the invention, which has set itself the task, the To overcome disadvantages of the known prior art and a Tropfenabschneideranordnung to create the type described above, a particularly high Efficiency and low cost and energy saving for reduced size disposal can be made.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Tropfenabschneideranordnung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 realisiert.These Task is according to the invention in a Dropper arrangement according to the features of claim 1 realized.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.advantageous Embodiments are described in the subclaims.
Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik wurde durch aufwendige Versuche erkannt, dass bei einer Tropfenabscheideranordnung, angeordnet an oder in wenigsten einem Strömungskanal zur Abscheidung von Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikeln aus im Strömungskanal strömenden Medien, mit einem Rahmen sowie den Rahmen bedeckenden Abdeckelementen, mit parallel zueinander mit ihrer Hauptebene parallel und/oder schräg zur Strömungsrichtung angeordneten Profilelementen, wobei im unteren Bereich des Rahmens oder des Strömungskanals wenigstens eine Auffangvorrichtung für die abgeschiedenen Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikel vorgesehen ist, welche sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens ein Profilelement an wenigstens einer, der Strömungsrichtung der strömenden Medien, zuweisenden Oberfläche wenigstens teilweise eine Funktionsschicht aufweist. Eine derartige beispielsweise stoffschlüssig mit dem Profilelement verbundene Funktionsschicht, die insbesondere hydrophile Eigenschaften aufweist, führt zu einer spürbaren Steigerung der Tropfenabscheideeffizienz die beispielsweise bei Wasserbeaufschlagung Steigerungen zwischen 5% bis 100% möglich sind.In contrast to the known state of the art was recognized by elaborate experiments that in a mist eliminator arranged on or in at least one flow channel for the separation of liquid and / or solid particles flowing in the flow channel media, with a frame and the frame covering the cover elements, with parallel to each other with its main plane parallel and / or obliquely to the flow direction arranged profile elements, wherein at least one collecting device for the separated liquid and / or solid particles is provided in the lower region of the frame or the flow channel, which is characterized in that at least one profile element at least one, the flow direction of the flowing media, assigning surface at least partially having a functional layer. Such, for example, materially connected to the profile element functional layer, which in particular has hydrophilic properties, leads to a noticeable increase in the droplet separation efficiency, for example, in water treatment increases between 5% to 100% are possible.
Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass beispielsweise bei der Verwendung von polymeren Werkstoffen für die Profilelemente der Tropfenabscheideranordnungen die fertigungsbedingten schlechteren Wasserbenetzungseigenschaften kostengünstig kompensierbar sind.One Another advantage is seen in that, for example, in the Use of polymeric materials for the profile elements of the mist eliminator arrangements the production-related poorer water wetting properties economical can be compensated.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung ist die Funktionsschicht kraftschlüssig mit dem Profilelement verbunden. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz einer auf die Oberfläche des Profilelementes aufzubringenden Folie oder eines zusätzlichen angepassten Profilelementes erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention Tropfenabscheideranordnung is the functional layer frictionally with the profile element connected. This can be done, for example, by using one the surface of the profile element applied film or an additional adapted profile element done.
Weiterhin vorteilhaft wird gesehen, dass die Funktionsschicht eine Dicke von etwa 5 nm bis 150 μm, vorzugsweise etwa 10 nm bis 100 μm aufweist, hierdurch sind hohe Steigerungen der Tropfenabscheideeffizienz der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung erzielbar.Farther Advantageously, it is seen that the functional layer has a thickness of about 5 nm to 150 μm, preferably about 10 nm to 100 μm This results in high increases in the droplet separation efficiency the droplet separator arrangement according to the invention achievable.
Es hat sich in vielen aufwendigen Versuchen als vorteilhaft herausgestellt, dass es auch ausreicht, wenn die Funktionsschicht im Bereich von einigen Nanometern vorliegt. Auch eine partielle Belegung der Oberfläche im Sinne einer inselförmigen Verteilung von Beschichtungsbestandteilen kann für eine Steigerung der Tropfenabscheideeffizienz ausreichen.It has proven to be advantageous in many expensive experiments that it is also sufficient if the functional layer in the range of a few nanometers. Also a partial occupancy of the surface in the sense an island-shaped Distribution of coating ingredients may increase the droplet separation efficiency suffice.
Insbesondere bei Tropfenabscheideranordnungen in denen eine Vielzahl derartiger Profilelemente parallel nebeneinander bzw. parallel hintereinander angeordnet sind, erhöht sich die Tropfenabscheideeffizienz spürbar.Especially in Tropfenabscheideranordnungen in which a variety of such Profile elements parallel to each other or parallel one behind the other are arranged increased the droplet separation efficiency is noticeable.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung wird darin gesehen, dass das Aufbringen der Funktionsschicht der Profilelemente unmittelbar mit der Herstellung der Profilelemente verknüpft werden kann (Online Prozess), wodurch sich kostengünstige und effiziente Herstellmöglichkeiten ergeben.One Another advantage of the invention Tropfenabscheideranordnung is seen in that the application of the functional layer of Profile elements directly with the production of the profile elements connected can be (online process), which is cost effective and efficient production possibilities result.
Diese Art der Erzeugung der Funktionsschicht kann unmittelbar mit der Herstellung der Profilelemente verknüpft werden, wenn die Herstellung z. B. durch Extrusion thermoplastischer Werkstoffe erfolgt (Online Prozess).These Type of generation of the functional layer can directly with the Production of the profile elements are linked, if the production z. B. by extrusion of thermoplastic materials (Online Process).
Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass die Profilelemente selbst aus einem hydrophilen Polymer hergestellt sind oder nachträglich mit einer hydrophilen Schicht in Form eines Lackes, SOL-GEL-Systemen, ORMOCERE oder Folien versehen werden, um die Tropfenabscheideeffizienz zu steigern.It However, it is also within the scope of the invention that the profile elements themselves made of a hydrophilic polymer or subsequently with a hydrophilic layer in the form of a lacquer, SOL-GEL systems, ORMOCERE or films are provided to the Tropfenabscheideeffizienz to increase.
Dabei hat sich weiterhin vorteilhaft herausgestellt, dass der Werkstoff der Funktionsschicht ausgewählt ist aus der Gruppe der Siliciumoxide (SiOx), der siliziumorganischen Verbindungen und dergleichen. Hierbei können bspw. HMDS Hexamethyldisilan, HMDSO Hexamethyldisiloxan oder TEOS Tetraetoxisilan eingesetzt werden.It has further been found to be advantageous that the material of the functional layer is selected from the group of silicon oxides (SiO x ), the organosilicon compounds and the like. Here, for example, HMDS hexamethyldisilane, HMDSO hexamethyldisiloxane or TEOS tetraetoxysilane can be used.
Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft herausgestellt, dass die Funktionsschicht der Profilelemente bei Benetzung mit Wasser einen Randwinkel < 22° aufweist. Hierdurch kann insbesondere die Tropfengrößenverteilung optimiert werden, so dass insbesondere der sog. Grenztropfen, welcher als der kleinste Tropfen definiert ist, der gerade noch abgeschieden wird, weiter optimierbar ist und so bspw. die Baugröße der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnungen bei gleichbleibender Abscheideeffizenz reduzierbar ist.It has continued to prove very beneficial that the Functional layer of the profile elements when wetted with water Contact angle <22 °. In this way, in particular the droplet size distribution can be optimized, so that in particular the so-called. Grenzdropfen, which as the smallest Drop is defined, which is still being separated, on can be optimized and so, for example, the size of the invention Tropfenabscheideranordnungen can be reduced at the same deposition efficiency.
In der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung können Profilelemente aus metallischen Werkstoffen aber auch aus polymeren Werkstoffen eingesetzt werden.In the droplet separator arrangement according to the invention can Profile elements of metallic materials but also of polymeric Materials are used.
Insbesondere bei der Verwendung polymerer bzw. thermoplastischer Werkstoffe ergibt sich eine gute Verankerung der Bestandteile der Funktionsschicht auf der Oberfläche der Profilelemente, da diese entweder infolge des Formgebungsprozesses und/oder durch Einwirkung des Schichtbildungsprozesses aufgeweicht ist.Especially when using polymeric or thermoplastic materials results a good anchoring of the components of the functional layer on the surface the profile elements, since these either due to the shaping process and / or softened by the action of the layer formation process.
Somit lassen sich vorteilhafterweise je nach den technischen Anforderungen und den gesetzlichen Bedingungen Tropfenabscheideranordnungen zur Verfügung stellen, die eine entsprechend hohen Tropfenabscheideeffizienz bei kompakter Bauweise und energiesparender Fahrweise ermöglichen.Consequently can be advantageously depending on the technical requirements and the legal requirements for eliminator arrangements disposal provide a correspondingly high droplet separation efficiency enable compact design and energy-saving driving style.
Der polymere Werkstoff des Profilelementes kann dabei ausgewählt sein aus der Gruppe der der Polyolefine, der Acrylnitril-Butadien-Styrole, der Polyamide, der Polyvinylchloride, der Ethylenvinylacetate, der Polyacetale, der Polymethylmethacrylate, der Polyethylenterephthalate, der Polycarbonate, der thermoplastischen Copolyester, der Styrol-Blockcopolymere, der thermoplastischen Copolyamide, der thermoplastischen Elastomere und dergleichen oder aus Mischungen dieser. Dies führt vorteilhafterweise zu optimierten Materialeigenschaften bei niedrigen Herstellungskosten.Of the polymeric material of the profile element can be selected from the group of the polyolefins, the acrylonitrile butadiene styrenes, polyamides, polyvinyl chlorides, ethylene vinyl acetates, Polyacetals, polymethyl methacrylates, polyethylene terephthalates, the polycarbonates, the thermoplastic copolyester, the styrene block copolymers, the thermoplastic copolyamides, the thermoplastic elastomers and the like, or mixtures thereof. This advantageously leads to optimized material properties at low production costs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung weist das Profilelement wenigstens ein von seiner der Strömungsrichtung zuweisenden Oberfläche wegragendes Element auf. Dieses Element welches auch als Fangnase bezeichnet wird, dient der weiteren Steigerung der Tropfenabscheideeffizienz und kann zumindest teilweise an seiner Oberfläche eine Funktionsschicht aufweisen.In a further advantageous embodiment of the invention Tropfenabscheideranordnung has the profile element at least one of its flow direction assigning surface widening Element on. This element which also called Fangnase serves to further increase the Tropfenabscheideeffizienz and may have at least partially on its surface a functional layer.
Somit können Tropfenabscheideranordnungen zur Verfügung gestellt werden, die Zonen mit optimierter Benetzungsfähigkeit insbesondere an den Profilelementen aufweisen und die somit bei gleicher oder besserer Tropfenabscheideeffizienz in einer geringeren Baugröße dimensioniert werden und somit kostengünstiger herstellbar sind.Consequently can Droplet separator arrangements are provided, the zones with optimized wetting ability especially at the profile elements and thus at same or better droplet separation efficiency in a lower Size dimensioned and thus cheaper can be produced.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnungen mit Profilelementen, die an wenigstens einer Strömungsrichtung der strömenden Medien zuweisenden Oberfläche wenigstens teilweise eine Funktionsschicht aufweisen, kann der sog. Kontaktwinkel, der den Winkel bezeichnet, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Feststoffes zu dieser Oberfläche bildet, im Bereich von < 22° realisiert werden.By the use of the invention Tropfenabscheideranordnungen with profiled elements, which in at least one direction of flow of the flowing media assigning surface at least partially have a functional layer, the so-called. Contact angle, which denotes the angle, which is a drop of liquid on the surface a solid forms to this surface, realized in the range of <22 ° become.
Die Erfindung soll nun an einem diese nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.The Invention will now be on a non-limiting embodiment described in more detail become.
Es zeigen:It demonstrate:
In
Der
an sich bekannte Luftwäscher
besteht aus zu einem Rahmen verbundenen Profilen
Im
unteren Bereich ist eine Auffangvorrichtung
Die
Tropfenabscheideranordnung
Die
Profilelemente
Die
Tropenabscheideranordnung
Die
Auffangvorrichtung
Durch
den Einsatz der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung
Somit
können
beispielsweise fertigungsbedingt entstehende schlechtere Wasserbenetzungseigenschaften
von Profilelementen
Durch
eine optimale Anordnung der Profilelemente
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die auf der der Strömungsrichtung
des Strömungskanals
Vorteilhaft
in diesem Ausführungsbeispiel
ist, dass die Funktionsschicht der Profilelemente
In
Das
Profilelement
Die
Oberfläche
Die
Oberfläche
Die
Oberfläche
Die
Oberfläche
des als Fangnase ausgebildeten wegragenden Elementes
Bei
bestimmungsgemäßer Verwendung
der Tropfenabscheideranordnung
Es
liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass die gesamte in Strömungsrichtung
des Strömungskanals
Claims (12)
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