EP2373395A1 - Tropfenabscheideranordnung - Google Patents

Tropfenabscheideranordnung

Info

Publication number
EP2373395A1
EP2373395A1 EP09795348A EP09795348A EP2373395A1 EP 2373395 A1 EP2373395 A1 EP 2373395A1 EP 09795348 A EP09795348 A EP 09795348A EP 09795348 A EP09795348 A EP 09795348A EP 2373395 A1 EP2373395 A1 EP 2373395A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
functional layer
droplet separator
profile element
mist eliminator
flow channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09795348A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schettler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rehau Automotive SE and Co KG
Original Assignee
Rehau AG and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rehau AG and Co filed Critical Rehau AG and Co
Publication of EP2373395A1 publication Critical patent/EP2373395A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
    • B01D45/08—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia by impingement against baffle separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/14—Devices for indicating the passing of the end of the vehicle or train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/163—Detection devices
    • B61L1/165—Electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/18—Railway track circuits

Definitions

  • 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 the separation of liquid and / or solid particles from media flowing in the flow channel, with a frame and cover elements which cover the frame , with parallel to each other with its main plane parallel and / or obliquely arranged to the flow direction profile elements, wherein at least one collecting device for separated liquid and / or solid particles is provided in the lower region of the frame or the flow channel.
  • a mist eliminator arrangement such as air washers, dehumidifiers, humidifiers, cooling systems and the like
  • mist eliminator arrangements are known and have hitherto been very widely used in air washers, dehumidifiers, humidifiers, refrigerators and the like.
  • droplet separator arrangements are referred to, for example, as lamella separators, with which flow deflections are achieved, whereby a separation of liquid droplets or solid particles is achieved.
  • the liquid droplets flow down the profile elements down the mist eliminator assembly, as well as the solid particles.
  • the separated particles are collected in the lower area of the mist eliminator arrangement and pass through outlet openings into channels below which they are led away.
  • Such a mist eliminator arrangement operates, for example, according to the so-called impact surface principle.
  • the air stream to be cleaned is divided into different individual streams and diverted.
  • phase separation chambers where the re-soaked liquid trickles down there under the influence of gravity and can be removed from the system.
  • the appropriate formation of the phase chamber prevents detachment and vortex formation. Smaller drops can reach the neighboring profile element and are deposited in the region of grooves or the catch noses behind.
  • the degree of separation of Mist separator arrangements depend essentially on the size and number of drops to be deposited, on the flow rate and the toughness of the gas, as well as on the design of the mist eliminator arrangement.
  • a mist eliminator arrangement The efficiency of a mist eliminator arrangement is ultimately described by the interaction of the factors cross-section of the profile elements, surface condition, pressure loss and pressure drop, degree of separation and boundary drop size, corrosion behavior, division, heat resistance and ensuring certain hygienic conditions.
  • a mist eliminator arrangement also causes pollutants that have been transferred to the liquid in the air scrubber, for example, not be discharged with air.
  • pollutants that have been transferred to the liquid in the air scrubber, for example, not be discharged with air.
  • subsequent system parts are not attacked by corrosion and successor systems must not be switched off prematurely due to blockage of the channels.
  • a further aspect of the known droplet separator arrangements is, for example, the use of profile elements made of polymeric materials. For example, in production freshly prepared polymeric profile elements, the water wetting behavior is not optimal. Only after an operating time of a few months, the desired efficiency of the mist eliminator arrangement is achieved.
  • Such mist eliminator arrangements thus offer room for improvement with regard to the reduction of costs as well as the energy but also in particular with regard to the separation efficiency and effectiveness.
  • the functional layer is non-positively connected to the profile element. This can be done, for example, by using a film to be applied to the surface of the profile element or an additional adapted profile element.
  • the functional layer has a thickness of about 5 nm to 150 ⁇ m, preferably about 10 nm to 100 ⁇ m, as a result of which high increases in the droplet separation efficiency of the droplet separator arrangement according to the invention can be achieved.
  • the droplet separation efficiency increases appreciably.
  • Another advantage of the droplet separator according to the invention is seen in the fact that the application of the functional layer of the profile elements can be linked directly with the production of the profile elements (online process), resulting in cost-effective and efficient manufacturing options.
  • This type of production of the functional layer can be directly linked to the production of the profile elements if the production takes place, for example, by extrusion of thermoplastic materials (online process).
  • profile elements themselves are made of a hydrophilic polymer or are subsequently provided with a hydrophilic layer in the form of a varnish, SOL-GEL systems, ORMOCERE or films in order to increase the droplet separation efficiency.
  • the material of the functional layer is selected from the group of silicon oxides (SiO x ), the organosilicon compounds and the like.
  • SiO x silicon oxides
  • HMDS hexamethyldisilane, HMDSO hexamethyldisiloxane or TEOS tetraetoxysilane can be used here.
  • the functional layer of the profile elements when wetted with water has a contact angle ⁇ 22 °.
  • the drop size distribution can be optimized, so that in particular the so-called.
  • Border drop which is defined as the smallest drop that is just still deposited, is further optimizable and so, for example, the size of the invention Tropfenabscheideran extracten can be reduced with the same Abscheideeffizenz.
  • the polymeric material of the profile element may be selected from the group of polyolefins, acrylonitrile butadiene styrenes, polyamides, polyvinyl chlorides, ethylene vinyl acetates, polyacetals, polymethyl methacrylates, polyethylene terephthalates, polycarbonates, thermoplastic copolyesters, styrene block copolymers, thermoplastic copolyamides, thermoplastic elastomers and the like, or mixtures thereof. This advantageously leads to optimized material properties at low production costs.
  • the profile element has at least one element projecting from its surface facing the flow direction.
  • This element which is also referred to as a catch nose, serves to further increase the droplet separation efficiency and can have a functional layer at least partially on its surface.
  • droplet separator arrangements can be made available that have zones with optimized wettability, in particular on the profile elements, and which are thus dimensioned with the same or better droplet separation efficiency in a smaller size and thus can be produced more cost-effectively.
  • the so-called contact angle which denotes the angle which a liquid droplet forms on the surface of a solid to this surface, can Range of ⁇ 22 ° can be realized.
  • Fig. 1 perspective view of an air washer with a droplet separator according to the invention.
  • Fig. 2 perspective view of a profile element of the droplet separator according to the invention.
  • Fig. 1 is a perspective view of an air washer with a droplet separator 10 according to the invention is shown.
  • the per se known air scrubber consists of profiles connected to a frame 2, which are connected to each other via cover 3 and sealed.
  • a collecting device 5 is arranged, for separated liquid and / or solid particles.
  • a droplet separator arrangement 10 arranged in a flow channel 1 for the separation of liquid and / or solid particles from the media flowing in the flow channel 1 is shown.
  • the droplet separator arrangement 10 consists of profile elements 4 arranged parallel to one another with their main plane parallel and / or obliquely to the flow direction of the flow channel 1.
  • the profile elements 4 of the droplet separator 10 have a functional layer on their surface facing the flow direction of the flow channel 1.
  • the functional layer is in this embodiment materially connected to the profile element 4 of the tropical precipitator 10 and has a thickness of about 5 to 10 nm.
  • the tropical separator 10 is arranged slightly above the collecting device 5, for example on the frame 2 of the air washer, so that a sufficient separation of liquid level and gas flow is achieved and entrainment of liquid and their collection in the collecting device 5 is prevented.
  • the collecting device 5 must be dimensioned so that it absorbs the separated liquid and / or solid particles in sufficient form, so that they can be transported out via known lines or pumps.
  • the droplet separator arrangement 10 according to the invention in the air scrubber known per se, an increase in the droplet separation efficiency, which is possible, for example, when water is applied by up to 100%, is achieved.
  • production-related resulting poorer water-wetting properties of profile elements 4 made of polymeric materials can be compensated cost-effectively by the functional layer.
  • the functional layer arranged on the surface 41 of the profile elements 4 facing the flow direction of the flow channel 1 of the flowing media is selected from the group of silicon oxides.
  • the functional layer of the profiled elements 4 has a contact angle of ⁇ 22 ° when wetted with water.
  • the droplet size distribution can be optimized so that in particular the so-called limit drop can be further optimized, so that the size of the droplet separator arrangements according to the invention can be reduced while maintaining the separation efficiency.
  • the droplet separator according to the invention the known air washer, dehumidifier, humidifier, cooling systems and the like to make much smaller and more energy efficient.
  • the profile elements 4 of the droplet separator 10 according to the invention are in this embodiment of a polymeric material of the group of polyolefins, which are produced inexpensively and are also resistant to corrosion.
  • FIG. 2 shows a profile element 4 of the droplet separator arrangement 10 according to the invention in a perspective form.
  • the profile element 4 has a semi-circular in cross-section shape, while the free ends 44, 45 of the profile element 4 are arranged approximately horizontally.
  • the surface 41 of the profile element 4 has in this embodiment, a functional layer having hydrophilic properties.
  • the surface 42, 43 of the profile element 4 are in this embodiment without functional layer, but may, if necessary, also have such a functional layer.
  • the surface 41 of the profile element 4 is separated from the surface 42 by means of a projection element 40 designed as a catch nose.
  • the designed as a catch nose wagging element 40 has a hollow chamber 46, which enhances the mechanical strength of the designed as a catch nose waving element 40.
  • the surface of the protruding element 40 designed as a catch nose has no functional layer in this embodiment.
  • the profile elements 4 are arranged parallel to one another with their main plane parallel and / or obliquely to the flow direction, and the surface 41 of the profile element 4 preferably has the functional layer.
  • the entire arranged in the flow direction of the flow channel 1 surface of the catch nose formed as projecting element 40 also has a functional layer with hydrophilic properties.
  • the so-called contact angle ie the angle which a drop of liquid forms on the surface of a profile element 4 to the surface thereof, can be realized in the range of approximately 0 ° to 22 °. The thus achievable droplet separation efficiency of the droplet separator 10 according to the invention is thus further optimized.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tropfenabscheideranordnung wie Luftwäscher, Entfeuchter, Befeuchter, Kühlanlagen und dergleichen, angeordnet an oder in wenigstens 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, welche sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens ein Profilelement an wenigstens einer, der Strömungsrichtung der strömenden Medien, zuweisenden Oberfläche wenigstens teilweise eine Funktionsschicht aufweist.

Description

Tropfenabscheideranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tropfenabscheideranordnung wie Luftwäscher, Entfeuchter, Befeuchter, Kühlanlagen und dergleichen, angeordnet an oder in wenigsten einem Strömungskanal zur Abscheid ung von Flüssigkeits- und / oder Feststoffpartikeln aus im Strömungskanal strömenden Medien, mit einem Rahmen sowie den Rahmen bede- ckenden 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.
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. Eine derartige Tropfenabscheideranordnung arbeitet beispielsweise nach dem sog. Prall- flächenprinzip. 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. 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.
Derartige Tropfenabscheideranordnungen bieten somit Raum für Verbesserungen hinsicht- lieh der Reduzierung der Kosten sowie der Energie aber auch insbesondere im Bezug auf die Abscheideeffizienz und Effektivität.
Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu überwinden und eine Tropfenabscheideranordnung der ein- gangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine besonders hohe Effizienz besitzt und die bei reduzierter Baugröße kostengünstig und energiesparend zur Verfügung gestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Tropfenabscheideranordnung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 realisiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik wurde durch aufwendige Versuche erkannt, dass bei einer Tropfenabscheideranordnung, angeordnet an oder in wenigsten ei- nem 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 ab- geschiedenen 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. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass beispielsweise bei der Verwendung von poly- meren Werkstoffen für die Profilelemente der Tropfenabscheideranordnungen die fertigungsbedingten schlechteren Wasserbenetzungseigenschaften kostengünstig kompen- sierbar sind.
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 aufzu- bringenden Folie oder eines zusätzlichen angepassten Profilelementes erfolgen.
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 er- zielbar.
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 Be- Schichtungsbestandteilen kann für eine Steigerung der Tropfenabscheideeffizienz ausreichen.
Insbesondere bei Tropfenabscheideranordnungen in denen eine Vielzahl derartiger Profilelemente parallel nebeneinander bzw. parallel hintereinander angeordnet sind, erhöht sich die Tropfenabscheideeffizienz spürbar. 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. 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).
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.
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 Hexa- methyldisiloxan oder TEOS Tetraetoxisilan eingesetzt werden.
Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft herausgestellt, dass die Funktionsschicht der Pro- filelemente 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.
In der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung können Profilelemente aus metallischen Werkstoffen aber auch aus polymeren Werkstoffen eingesetzt werden.
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.
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.
- A - 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 Polyethyl- enterephthalate, 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.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideran- Ordnung 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.
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.
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.
Die Erfindung soll nun an einem diese nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1: perspektivische Darstellung eines Luftwäschers mit einer erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung.
Fig. 2: perspektivische Darstellung eines Profilelementes der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung. In Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Luftwäschers mit einer erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung 10 dargestellt.
Der an sich bekannte Luftwäscher besteht aus zu einem Rahmen verbundenen Profilen 2, die über Abdeckelemente 3 miteinander verbunden und abgedichtet sind. Im unteren Bereich ist eine Auffangvorrichtung 5 angeordnet, für abgeschiedene Flüssig- keits- und/oder Feststoffpartikel. Im Inneren des Luftwäschers ist eine in einem Strömungskanal 1 zur Abscheidung von Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikeln aus im Strömungskanal 1 strömenden Medien angeordnete Tropfenabscheideranordnung 10 dargestellt. Die Tropfenabscheideranordnung 10 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus parallel zueinander mit ihrer Hauptebene parallel und/oder schräg zur Strömungsrichtung des Strömungskanals 1 angeordneten Profilelementen 4.
Die Profilelemente 4 der Tropfenabscheideranordnung 10 weisen an ihrer der Strömungsrichtung des Strömungskanals 1 strömenden Medien zuweisenden Oberfläche eine Funktionsschicht auf. Die Funktionsschicht ist in diesem Ausführungsbeispiel stoffschlüssig mit dem Profilelement 4 der Tropenabscheideranordnung 10 verbunden und weist eine Dicke von etwa 5 bis 10 nm auf.
Die Tropenabscheideranordnung 10 ist etwas oberhalb der Auffangvorrichtung 5, beispielsweise am Rahmen 2 des Luftwäschers, angeordnet, so dass eine ausreichende Trennung von Flüssigkeitsspiegel und Gasstrom erreicht und ein Mitreißen von Flüssigkeit und deren Sammlung in der Auffangvorrichtung 5 verhindert ist.
Die Auffangvorrichtung 5 muss so dimensioniert sein, dass sie die abgeschiedenen Flüssigkeits- und/oder Feststoffpartikel in ausreichender Form aufnimmt, so dass diese über an sich bekannte Leitungen bzw. Pumpen heraustransportiert werden können. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung 10 in dem an sich bekannten Luftwäscher wird eine Steigerung der Tropfenabscheideeffizienz, die beispielsweise bei Wasserbeaufschlagung von bis zu 100 % möglich ist, erreicht. Somit können beispielsweise fertigungsbedingt entstehende schlechtere Wasserbenet- zungseigenschaften von Profilelementen 4 aus polymeren Werkstoffen durch die Funktionsschicht kostengünstig kompensiert werden.
Durch eine optimale Anordnung der Profilelemente 4 in der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung 10 ist somit eine Steigerung der Tropfenabscheideeffizienz möglich bei gleichzeitig reduziertem Gesamtaufbau des Luftwäschers und auch reduziertem Energieverbrauch. In diesem Ausführungsbeispiel ist die auf der der Strömungsrichtung des Strömungskanals 1 der strömenden Medien zuweisenden Oberfläche 41 der Profilelemente 4 angeordnete Funktionsschicht ausgewählt aus der Gruppe der Siliciumoxide.
Vorteilhaft in diesem Ausführungsbeispiel ist, dass die Funktionsschicht der Profilelemen- te 4 bei Benetzung mit Wasser einen Randwinkel von < 22° aufweist. Hierdurch kann insbesondere die Tropfengrößenverteilung so optimiert werden, dass insbesondere der sogenannte Grenztropfen weiter optimierbar ist, so dass die Baugröße der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnungen bei gleichbleibender Abscheideeffizienz reduzierbar ist. Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung möglich, die be- kannten Luftwäscher, Entfeuchter, Befeuchter, Kühlanlagen und dergleichen wesentlich kleiner und energiesparender zu gestalten. Die Profilelemente 4 der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel aus einem polymeren Werkstoff der Gruppe der Polyolefine, die kostengünstig hergestellt und ebenfalls korrosionsbeständig sind.
In Fig. 2 ist ein Profilelement 4 der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung 10 in perspektivischer Form dargestellt.
Das Profilelement 4 weist eine im Querschnitt etwa halbrunde Form auf, während die freien Enden 44, 45 des Profilelementes 4 etwa horizontal angeordnet sind. Die Oberfläche 41 des Profilelementes 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Funktionsschicht auf, die hydrophile Eigenschaften besitzt.
Die Oberfläche 42, 43 des Profilelementes 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel ohne Funktionsschicht, können jedoch bei Bedarf auch eine derartige Funktionsschicht aufweisen. Die Oberfläche 41 des Profilelementes 4 ist über ein als Fangnase ausgebildetes wegragendes Element 40 von der Oberfläche 42 getrennt. Das als Fangnase ausgestaltete wegragende Element 40 weist eine Hohlkammer 46 auf, welche die mechanische Festigkeit des als Fangnase ausgebildeten wegragenden Elementes 40 verstärkt. Die Oberfläche des als Fangnase ausgebildeten wegragenden Elementes 40 weist in die- sem Ausführungsbeispiel keine Funktionsschicht auf.
Bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Tropfenabscheideranordnung 10 sind die Profilelemente 4 parallel zueinander mit ihrer Hauptebene parallel und/oder schräg zur Strömungsrichtung angeordnet und die Oberfläche 41 des Profilelementes 4 weist vorzugsweise die Funktionsschicht auf. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass die gesamte in Strömungsrichtung des Strömungskanals 1 angeordnete Oberfläche des als Fangnase ausgebildeten wegragenden Elementes 40 ebenfalls eine Funktionsschicht mit hydrophilen Eigenschaften aufweist. Somit lässt sich insbesondere der sogenannte Kontaktwinkel, d.h. der Winkel, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Profilelementes 4 zu dessen Oberfläche bildet, im Bereich von etwa 0° bis 22° realisieren. Die so erreichbare Tropfenabscheideeffizienz der erfindungsgemäßen Tropfenabscheideranordnung 10 wird somit nochmals weiter optimiert.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche
1. 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 Ober- fläche (41) wenigstens teilweise eine Funktionsschicht aufweist.
2. Tropfenabscheideranordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht hydrophile Eigenschaften aufweist.
3. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht stoffschlüssig mit dem Profilelement (4) verbunden ist.
4. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht kraftschlüssig mit dem Profilelement
(4) verbunden ist.
5. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht als Folie ausgebildet ist.
6. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht eine Dicke von etwa 5 nm bis 150 μm, vorzugsweise etwa 10 nm bis 100 μm aufweist.
7. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Funktionsschicht ausgewählt ist aus der Gruppe der Siliciumoxide (SiOx), der siliziumorganischen Verbindungen und dergleichen.
8. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht bei Benetzung mit Wasser einen Randwinkel von < 22° aufweist.
9. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (4) aus einem metallischen und/oder polymerem Werkstoff besteht.
10. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Profilelement (4) wenigstens ein von seiner der Strömungsrichtung zuweisenden Oberfläche wegragendes Element (40) aufweist.
11. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wegragende Element (40) an wenigstens einer seiner in Strömungsrichtung zuweisenden Oberfläche wenigstens teilweise eine Funktionsschicht aufweist.
12. Tropfenabscheideranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Profilelementes (4) ausgewählt ist aus der Gruppe 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.
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