EP4757916A1 - Koaleszenzabscheidereinsatz, koaleszenzabscheider sowie verfahren zur herstellung eines koaleszenzabscheidereinsatzes - Google Patents

Koaleszenzabscheidereinsatz, koaleszenzabscheider sowie verfahren zur herstellung eines koaleszenzabscheidereinsatzes

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EP4757916A1
EP4757916A1 EP24749188.9A EP24749188A EP4757916A1 EP 4757916 A1 EP4757916 A1 EP 4757916A1 EP 24749188 A EP24749188 A EP 24749188A EP 4757916 A1 EP4757916 A1 EP 4757916A1
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EP
European Patent Office
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coalescence separator
coalescence
separator
insert
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EP24749188.9A
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Thomas Grein
Frank Vogt
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Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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Abstract

Koaleszenzabscheider (200; 202) mit einem Koaleszenzabscheidereinsatz (100; 102) zum Reinigen eines Gasstroms, welcher in Gebrauchsstellung des Koaleszenzabscheidereinsatzes (100; 102) von außen nach innen oder von innen nach außen durch den Koaleszenzabscheidereinsatz (100; 102) strömt, aufweisend - mindestens einen ersten Koaleszenzabscheiderkörper (10), umfassend ein Koaleszenzabscheidermedium, das um ein zum Tragen des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers (10) ausgebildetes, luftdurchlässiges, zylindrisches erstes Stützrohr (12) angeordnet ist, und - mindestens einen weiteren Koaleszenzabscheiderkörper (20), umfassend ein weiteres Koaleszenzabscheidermedium (20), das (20) konzentrisch zum ersten Koaleszenzabscheiderkörper (10) angeordnet ist, beispielsweise um ein zum Tragen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) ausgebildetes weiteres Stützrohr (22) gewickelt ist, wobei - der weitere Koaleszenzabscheiderkörper (20) zumindest bereichsweise mehrlagig gewickelt ist, und zumindest bereichsweise mindestens zwei, in Strömungsrichtung des Gasstroms überlappend zueinander angeordnete Koaleszenzabscheidermedium-Lagen (24, 25) aufweist und - zum Fixieren der Wicklung des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) die überlappend zueinander angeordneten Koaleszenzabscheidermedium-Lagen (24, 25) zumindest bereichsweise miteinander verbunden sind.

Description

Koaleszenzabscheidereinsatz, Koaleszenzabscheider sowie Verfahren zur Herstellung eines Koaleszenzabscheidereinsatzes
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Koaleszenzabscheidereinsatz, insbesondere ein Luftentöl-Element, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Koaleszenzabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 ausgebildetes Verfahren zur Herstellung eines Koaleszenzabscheidereinsatzes.
Stand der Technik
Luftentöl-Elemente sind beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 738 816 B1 bekannt. Die zu reinigende Luft strömt von außen nach innen oder von innen nach außen durch das Luftentöl-Element, wobei ein nach dem Koaleszenz-Prinzip wirkender mehrlagiger Hauptabscheider Öltropfen aus der durchströmenden Luft abscheidet und koalesziert. Das aus dem Hauptabscheider austretende Sekundäraerosol strömt anschließend durch einen weiteren Koaleszenzabscheiderkörper, einen Nachabscheider, wobei die vergrößerten, koaleszierten Tropfen abgeschieden und der Schwerkraft folgend drainiert werden.
Zur Herstellung des Nachabscheiders werden üblicherweise schwere Vliese, beispielsweise Stapelfaservliese, insbesondere kardierte Materialien, verwendet. Wie in Figur der EP 1 738 816 B1 gezeigt, ist der Nachabscheider einlagig ausgebildet. Die einlagig ausgebildete Vlieslage des Nachabscheiders wird konventioneller Weise durch Vernähen oder Verschweißen zu einem Schlauch geformt und anschließend über das Stützrohr gezogen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Koaleszenzabscheidereinsatz der eingangs genannten Art, einen Koaleszenzabscheider der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Koaleszenzabscheidereinsatz besonders einfach, kostengünstig und mit hoher Variantenvielfalt herstellbar ist und dennoch einen hohen Abscheidegrad erzielt. Insbesondere soll der Nachabscheider aus einfachem oder kostengünstigem Koaleszenzabscheiderme- dium-Material herstellbar sein.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch einen Koaleszenzabscheidereinsatz mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, durch einen Koaleszenzabscheider mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass das weitere Koaleszenzabscheidermedium des, insbesondere als Nachabscheider ausgebildeten, weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers zumindest bereichsweise mehrlagig gewickelt ist, beispielsweise mehrlagig um das weitere Stützrohr gewickelt ist, und mindestens zwei, in Strömungsrichtung des Gasstroms überlappend zueinander angeordnete Koaleszenzabscheidermedium-Lagen aufweist.
Diese Mehrlagigkeit ermöglicht es, den weiteren Koaleszenzabscheiderkörper einfach an unterschiedliche Anforderungen des Koaleszenzabscheidereinsatzes anzupassen.
Das weitere Stützrohr ist optional. Grundsätzlich kann die Struktur des mehrlagigen Koaleszenzabscheiderkörpers auch ohne ein zusätzliches bzw. weiteres Stützrohr funktionieren. Das weitere Stützrohr ist ein zylindrischer Hohlkörper, der beispielsweise aus Metall, aus Kunststoff oder aus Gewebe gefertigt sein kann.
Zum Fixieren der Wicklung des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers sind die überlappend zueinander angeordneten Koaleszenzabscheidermedium-Lagen zumindest bereichsweise miteinander verbunden. Insbesondere weisen zumindest die radial äußeren überlappend angeordneten Koaleszenzabscheider- medium-Lagen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers zum Fixieren der Wicklung ausgebildete, miteinander verbundene Fixier-Bereiche auf.
Die überlappende Anordnung bzw. die Überlappung beträgt vorteilhafterweise zumindest eine sechzehntel Wickelumdrehung, beispielsweise eine achtel Wickelumdrehung, bevorzugt zumindest eine viertel Wickelumdrehung, der Wicklung der äußeren Koaleszenzabscheidermedium-Lage des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers.
Eine kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers des erfindungsgemäßen Koaleszenzabscheidereinsatzes besteht im Aufwickeln einer Bahn des weiteren Koales- zenzabscheidermediums mit anschließender Fixierung von überlappend angeordneten Koaleszenz- abscheidermedium-Lagen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers. Die Fixierung kann zum Beispiel mittels Fügen und/oder Kleben und/oder Nähen erfolgen. Eine Fixierung mittels der Technik des Fügens, insbesondre des Schweißens, kann besonders effizient hergestellt werden.
Vorteilhafterweise sind also die überlappend zueinander angeordneten Koaleszenzabscheidermedium- Lagen mit Hilfe von, mittels einer Verbindungstechnik, insbesondere mittels der Technik des Schweißens und/oder des Klebens und/oder des Nähens, bereitgestellten Fixier-Bereichen miteinander verbunden.
Im Vergleich zur bisherigen Herstellung eines Nachabscheiders, bei welchem dieser zu einem Schlauch geformt, fixiert und anschließend über das weitere Stützrohr gezogen wird, ist der nach der vorliegenden Erfindung hergestellte weitere Koaleszenzabscheiderkörper, bei welchem das weitere Koaleszenzabscheidermedium, beispielsweise auf das weitere Stützrohr, aufgewickelt und überlappende Bereiche zumindest abschnittsweise miteinander fixiert werden, eine deutlich kostengünstigere Art der Herstellung. Zudem ist der nach der vorliegenden Erfindung hergestellte weitere Koaleszenzabscheiderkörper einfach an unterschiedliche Anforderungen an die Abscheidung anpassbar.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist beispielsweise einen im Wesentlichen einlagig gewickelten weiteren Koaleszenzabscheiderkörper auf, wobei jedoch zumindest ein Bereich des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers zweilagig ausgebildet ist und überlappende Koales- zenzabscheidermedium-Lagen aufweist, welche zumindest bereichsweise miteinander verbunden oder aneinander fixiert sind.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der gesamte weitere Koaleszenzabscheiderkörper mehrlagig aufgebaut. Beispielsweise kann der Nachabscheider aus einem mehrlagigen Drainagematerial gebildet sein. Diese mehrlagige Wicklung ermöglicht einfache Anpassung des Nachabscheiders an unterschiedliche Dimensions- und/oder Abscheideanforderungen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist somit, dass die Anzahl der Lagen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers je nach Anforderung an dessen Abscheidegrad gewählt werden kann. Dies ermöglicht es mit demselben Koaleszenzabscheidermaterial unterschiedliche Abscheidervarianten zu fertigen. Bei aus dem Stand der Technik bekannten einlagigen Nachabscheidern muss dagegen zur Herstellung unterschiedlicher Abscheidervarianten jeweils ein spezifisches, individuell angepasstes Koaleszenzabscheidermaterial mit einer definierten Materialdicke hergestellt werden.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Überlappung der Lagen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers ergibt sich zudem die Möglichkeit, die überlappenden Koaleszenzabscheidermedium-Lagen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers nur lokal miteinander zu verbinden. Beispielsweise können die Fixier-Bereiche in Richtung der Längsachse des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers voneinander beabstandet und durch unverbundene Bereiche des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers voneinander getrennt sein.
Die jeweiligen Schichten des Nachabscheiders können also beispielsweise mittels mindestens zweier Fixier-Bereiche aneinandergeheftet sein. Im Stand der Technik ist dagegen das einlagige Nachabscheidermedium mittels einer durchgehenden Verbindungs-Naht zum Schlauch verbunden. Bei der vorliegenden Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass auch eine nicht durchgängige, also unterbrochene Naht die Lagen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers hinreichend dicht miteinander verbindet, so dass die Koaleszenzabscheiderleistung unvermindert aufrechterhalten werden kann.
Das Anbringen einer unterbrochenen Naht mit lokalen, voneinander beabstandeten Fixier-Bereichen ist insbesondere bei manueller Herstellung des Koaleszenzabscheidereinsatzes von Vorteil. Zur Herstellung einer durchgehenden Naht müsste der Koaleszenzabscheidereinsatz in eine Vorrichtung eingespannt und ausgerichtet werden, um die Naht geradlinig im gewünschten Bereich zu platzieren. Lokale Fixier- Bereiche können dagegen manuell ohne Einspannen und Ausrichten des Koaleszenzabscheidereinsat- zes angebracht werden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass der Nachabscheider effizienter herstellbar ist.
Zudem geht das Anbringen von lokalen Fixier-Bereichen bei der manuellen Fertigung deutlich schneller als das Realisieren einer durchgehenden Naht. Auf diese Weise kann also die manuelle Herstellung des Koaleszenzabscheidereinsatzes deutlich erleichtert werden.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein, aus dem Stand der Technik für Nachabscheider bekanntes, Koaleszenzabscheidermedium-Material zweilagig gewickelt sein, beispielsweise zweilagig um das weitere Stützrohr gewickelt sein. Dies ist vor allem vorteilhaft, wenn erhöhte Anforderungen an den Abscheidegrad des Nachabscheiders gestellt werden.
Des Weiteren ermöglicht ein mehrlagiger Aufbau des Nachabscheiders diesen aus Koaleszenzabschei- dermedien, etwa aus Vliesen, herzustellen, welche im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten, einlagigen Nachabscheider-Medien leichter ausgebildet sind und in großer Menge sowie kostengünstig für Standardanwendungen angeboten werden. Beispielsweise kann der weitere Koaleszenzabscheider- körper aus mindestens einem Koaleszenzabscheidermedium, etwa einem Vliesstoff, gebildet sein, welches in Form einer einzelnen (endlos)Flachlage eine Flächenmasse von bis zu 300 Gramm pro Quadratmeter (g/m2), etwa von 25 bis 250 g/m2, bevorzugt von 50 bis 200 g/m2 aufweist.
Als Material für das weitere Koaleszenzabscheidermedium kann beispielsweise Stapelfaser-Vliesstoff und/oder Spundbond- Vliesstoff und/oder Meltblown-Vliesstoff, eingesetzt werden. Spundbond-Vliesstoffe sind meist dünn. Der mehrlagige Aufbau ermöglicht die Bildung dicker Schichten. Stapelfaservliese ergeben auch bei wenigen Lagen relativ dicke, kostengünstige Schichten.
Ferner kann das Material des weiteren Koaleszenzabscheidermediums zumindest im Wesentlichen Polyester-, Polyamid- oder Glasfasern oder Mischungen davon aufweisen.
Vorteilhafterweise ist die radiale Dicke des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers geringer als die radiale Dicke des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers.
Eine, beispielsweise nach DIN EN ISO 9073-2, also bei einem Anpressdruck von 0,5kPa, bestimmte, Dicke aller Koaleszenzabscheidermedium-Lagen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beträgt insgesamt mehr als zwei Millimeter (mm), insbesondere mehr als 2,5 mm, beispielsweise 4 mm bis 10 mm.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der weitere Koaleszenzabscheiderkörper derart ausgebildet, dass bei einer Druckdifferenz von 200 Pascal [Pa] eine, beispielsweise nach DIN EN ISO 9237 bestimmte, Luft-Permeabilität durch den weiteren Koaleszenzabscheiderkörper mehr als 300 Liter pro Quadratmeter Sekunde [l/m2s] und weniger als 4500 Liter pro Quadratmeter Sekunde [l/m2s] beträgt. Im Vergleich hierzu beträgt die Luft-Permeabilität des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers, insbesondere des Hauptabscheiders, vorteilhafterweise weniger als 400 l/m2s, beispielsweise 5-300 l/m2s.
In Verbindung hiermit oder alternativ hierzu kann bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der erste Koaleszenzabscheiderkörper mehrlagig um das erste Stützrohr angeordnet, insbesondere gewickelt, sein. Der Hauptabscheider kann beispielsweise aus mehreren, beispielsweise aus 3 bis 20, Koaleszenzabscheidermedium-Lagen, beispielsweise Glasfaserpapier-Lagen, bestehen.
Der weitere Koaleszenzabscheiderkörper ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass er eine höhere Gasstrom-Permeabilität, insbesondere Luftdurchlässigkeit, als die jeweiligen Lagen des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers aufweist. Beispielsweise kann eine einzige Lage des Hauptabscheiders eine geringere Permeabilität als der gesamte Nachabscheider, beispielsweise die Hälfte der Permeabilität des Nachabscheiders, aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Koaleszenzabscheidereinsatz sowie einen Koaleszenzabscheider mit einem hinsichtlich Abscheidung, Drainage und Fertigung optimierten Nachabscheider zur Verfügung.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung mindestens eines Koaleszenzabscheider- einsatzes der vorstehend dargelegten Art und/oder eines nach dem Verfahren der vorstehend dargelegten Art hergestellten Koaleszenzabscheidereinsatzes und/oder eines nach der vorstehend dargelegten Art ausgebildeten Koaleszenzabscheiders zur Entölung von Luft, in einem Druckluft- oder Vakuumsystem, das durch ein, beispielsweise ölgeschmiertes, Anschlusselement einer Maschine, beispielsweise eines Kompressors oder einer Vakuumpumpe, gespeist wird, wobei das Druckluftsystem vorteilhafterweise des Weiteren dazu ausgebildet ist, das abgeschiedene Öl zum Anschlusselement zurückzuführen, oder zur Entölung von Kurbelgehäusegasen einer Brennkraftmaschine bzw. eines Kolbenverdichters.
Beispielsweise kann der Koaleszenzabscheidereinsatz der vorliegenden Erfindung in folgenden Anwendungen verwendet werden: in einem Spin-on Koaleszenzabscheider oder Spin-on Air Oil Separator, in einem zur Verdichtung von Luft ausgebildeten Kompressor, in einem zur Ölabscheidung ausgebildeten Kompressor, wobei das Öl in den Ölkreislauf zurückgeführt wird, und bei Anwendungen mit Ölen der Viskositätsklasse VG32 und viskoser.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 sowie dem Anspruch 10 sowie dem Anspruch 13 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nächste- hend unter anderem anhand der durch die Figuren 1 bis 8 veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung, dessen Koaleszenzabscheidereinsatz nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung, dessen Koaleszenzabscheidereinsatz nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung der weitere Koaleszenzabscheiderkörper des Koaleszenz- abscheidereinsatzes aus Figur 1 bzw. des Koaleszenzabscheidereinsatzes aus Figur 2;
Fig. 4 einen Querschnitt des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers aus Figur 3, bei welchem die verschiedenen Koaleszenzabscheidermedium-Lagen sichtbar sind;
Fig. 5 eine Ansicht von vorne auf den weiteren Koaleszenzabscheiderkörper aus Figur 3;
Fig. 6 eine Seitenansicht des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers aus Figur 3;
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheidereinsatz, der nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und
Fig. 8 in Längsschnittdarstellung den Koaleszenzabscheidereinsatz aus Figur 7.
Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den Fig. 1 bis 8 mit identischen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung (soweit nicht anderweitig angegeben) sowohl auf das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheider 200 aufweisend ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheidereinsatz 100 gemäß der vorliegenden Erfindung als auch auf das in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheider 202 gemäß der vorliegenden Erfindung, als auch auf das in den Figuren 7 und 8 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheidereinsatz 102 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt im Längsschnitt einen Koaleszenzabscheider, nämlich einen so genannten Spin-on Air-Oil Separator, 200. Dieser ist zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gas oder aus einem Gasgemisch, insbesondere zu Abscheidung von aus Flüssigkeit gebildetem Aerosol aus Luft, ausgebildet. Die abzuscheidende Flüssigkeit kann beispielsweise Öl, Kraftstoff, Hydraulikflüssigkeit oder Kühlmittel sein.
Der Koaleszenzabscheider 200 weist einen becherförmigen druckstabilen Gehäusekörper 210 auf, in welchem ein Ausführungsbeispiel für einen nach der vorliegenden Erfindung ausgebildeter Koaleszenzabscheidereinsatz 100 aufgenommen ist. Ein Deckel 212 dient zum Verschließen der offenen Stirnseite des Gehäusekörpers 210. Zum Zuführen von Rohgas hat der Koaleszenzabscheider 200 einen Rohgaseinlass 220, der mit einer Rohgaszuführung eines Anschlusselements einer Maschine, beispielsweise einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Kompressors, beispielsweise eines Druckluftkompressors, etwa eines Schraubenkompressors, verbindbar ist. Zum Abführen des gereinigten Reingass weist der Koaleszenzabscheider 200 einen Reingasauslass 240 auf, der mit einer Reingaszuführung des Anschlusselements verbindbar ist.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Spin-on Air-Oil Separator 200 sind der Rohgaseinlass 220 sowie der Reingasauslass 240 am Deckel 212 angeordnet, wobei der Reingasauslass 240 eine zentrale zylinderförmige Ausnehmung aufweist, in der ein sich axial durch den Deckel 212 erstreckender, insbesondere rohrförmiger, Nippel 242 anordbar ist. Der Nippel 242 ist dem Anschlusselement zugeordnet.
Des Weiteren weist der in Figur 1 gezeigte Deckel 212 mindestens ein Verschlusselement auf, das mittels einer Drehbewegung des Deckels 212 zwischen einer geöffneten Stellung, in welcher der Nippel 242 entlang einer Mittelachse L des becherförmigen Gehäusekörpers 210 durch den Deckel 212 hindurchgeführt werden kann, und einer geschlossenen Stellung, in welcher der Nippel 242 fest mit dem Deckel 212 verbunden ist, bewegbar ist.
Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte hohlzylindrisch ausgebildete Koaleszenzabscheidereinsatz 100 weist an seiner jeweiligen Stirnseite eine zum Abdecken der Stirnseite ausgebildete Endscheibe 50, 50', 52, 52' auf.
In Figur 2 ist der Koaleszenzabscheidereinsatz in einem becherförmigen Gehäusekörpern nämlich einem Druckluftkessel 210, dargestellt. Dieser unterscheidet sich vom Spin-on Air-Oil Separator 200 insbesondere dadurch, dass der Rohgaseinlass 220 am Druckluftkessel 210 angeordnet ist, der Reingasauslass 240 am Deckel 212 angeordnet ist und die dem Deckel 212 zugewandte Endscheibe 50' einen zum Anordnen des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100 im druckfesten Gehäuse 210 ausgebildeten sich radial erstreckenden Flansch 54' aufweist.
Der in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Koaleszenzabscheidereinsatz 100 dient zum Reinigen von Luft, welche diesen von außen nach innen durchströmt. Der in den Figuren 7 und 8 gezeigte Koaleszenzabscheidereinsatz 102 wird von innen nach außen durchströmt.
In diesem Zusammenhang ist mit der Bezeichnung nach außen eine Richtung bezeichnet, die senkrecht zur Längsachse des Koaleszenzabscheidereinsatzes angeordnet ist und ausgehend von der Längsachse des Koaleszenzabscheidereinsatzes nach radial außen, also zum Außenumfang des Koaleszenzabscheidereinsatzes hin, gerichtet ist. Mit der Bezeichnung nach innen ist dagegen eine Richtung bezeichnet, die senkrecht zur Längsachse des Koaleszenzabscheidereinsatzes angeordnet ist und ausgehend von dem Außenumfang des Koaleszenzabscheidereinsatzes nach radial innen, also zur Achse oder zum Zentrum des Koaleszenzabscheidereinsatzes hin, gerichtet ist Ein nach dem Koaleszenz-Prinzip wirkender Hauptabscheider 10 des Koaleszenzabscheidereinsat- zes 100 ist um ein luftdurchlässiges, zylindrisches tragendes Stützrohr 12 angeordnet, etwa mehrlagig um das Stützrohr 12 gewickelt.
Der Hauptabscheider 10 kann beispielsweise aus Glasfaserpapier sein und einen signifikanten Anteil an Mikroglasfasern aufweisen. Beispielsweise kann der Hauptabscheider 5 bis 20, etwa 15, einzelne Lagen aufweisen. Jede einzelne dieser Lage kann beispielsweise ein Gewicht von etwa 60 bis 200 Gramm pro Quadratmeter (g/m3) und/oder bei einem Druck von 200 Pascal [Pa] eine, beispielsweise nach DIN EN ISO 9237 bestimmte, Luftdurchlässigkeit von 5 l/m2s bis 300 l/m2s und/oder eine, beispielsweise bei einem Druck von 10 kPa in Anlehnung an ISO 543 gemessene, Dicke von etwa 0,4 mm bis 1 mm aufweisen.
Radial innerhalb (vgl Figuren 1 bis 6) bzw. radial außerhalb (vgl. Figuren 7 und 8) eines ersten Koales- zenzabscheiderkörpers 10, nämlich eines Hauptabscheiders 10, ist ein nach dem Koaleszenz-Prinzip wirkender weiterer Koaleszenzabscheiderkörper 20, nämlich ein Nachabscheider, angeordnet. Dieser Nachabscheider 20 ist konzentrisch bzw. koaxial zum Hauptabscheider 10 angeordnet und kann durch einen Drainageraum 30 vom Hauptabscheider 10 beabstandet sein. Der Drainageraum 30 hat neben der Funktion des Drainierens der abgeschiedenen Tropfen die Funktion, dass die Koaleszenzabscheiderme- dien des Hauptabscheiders 10 und des Nachabscheiders 20 beim Zusammensetzen des Koaleszenz- abscheidereinsatzes nicht verhaken.
Damit der Nachabscheider 20 dem Druck der durchströmenden Luft standhält, ist er um ein weiteres tragendes Stützrohr 22 gewickelt. Die Wicklung ist mehrlagig ausgebildet und wird durch lokale Fixier- Bereiche 26, insbesondere durch Schweißpunkte, zusammengehalten.
Die Fixier-Bereiche 26 sind über die Länge des Nachabscheiders 20, insbesondere entlang der Längsachse L des Nachabscheiders, verteilt sowie jeweils mit axialem Abstand zueinander angeordnet.
Die Figuren 3 bis 6 zeigen den Nachabscheider 20, wobei die lokalen Schweiß-Bereiche 26 sowie die einzelnen Lagen 24, 25 des Nachabscheiders 20 dargestellt sind.
Die Nachabscheiderlagen 24, 25 und die Hauptabscheiderlage 10 sind in Figur 2 in einer Reihenanordnung dargestellt, bei welcher der Luftstrom von außen nach innen verläuft. Alternativ kann aber bei der vorliegenden Erfindung der Luftstrom auch von innen nach außen verlaufen, wobei die Nachabscheiderlagen 24, 25 dann radial näher an der Längsachse L des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100 liegen würden als der Hauptabscheider 10.
Die Drainagelagen 24, 25 liegen also immer abströmseitig vom Hauptabscheider 10. D.h. bei einer Gasstromführung von außen nach innen sind die Drainagelagen 24, 25 näher an der Längsachse L des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100; 102 und bei einer Gasstromführung von innen nach außen liegt der Hauptabscheider 10 näher an der Längsachse L des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100.
Der Nachabscheider 20 kann beispielsweise die folgenden Merkmale aufweisen: aus Vliesstoffen, beispielsweise Stapelfaservlies, Spunbond, oder Meltblown, aufgebaut sein, aus den Materialien Polyester, Polyamid, Glas oder Mischungen daraus aufgebaut sein, die, beispielsweise nach DIN EN ISO 9237 ermittelte Luftdurchlässigkeit des gesamten Nachabscheiders kann wesentlich, beispielsweise um den Faktor zwei, höher sein als die Luftdurchlässigkeit der einzelnen Koaleszenz-Lagen des Hauptabscheiders 10 die, beispielsweise nach DIN EN ISO 9073-2 ermittelte, Dicke des gesamten Nachabscheiders kann mindestens 3 mm betragen, die Dicke des gesamten Nachabscheiders 10 kann kleiner sein als die Dicke des Hauptabscheiders 20 und die, beispielsweise nach DIN EN ISO 9237 ermittelte, Luftdurchlässigkeit des gesamten Nachabscheiders kann zwischen 300 L/m2s und 4500 L/m2s bei 200 Pa betragen.
Die mehrlagige Anordnung des Nachabscheiders 20 bringt folgende Vorteile: der Abscheidegrad des Nachabscheiders ist wesentlich erhöht, die Drainage-Eigenschaften sind nicht negativ beeinflusst, was beispielsweise bei der Verwendung eines einlagigen Nachabscheiders mit einem höheren Abscheidegrad der Fall sein kann, die insgesamt größere Dicke des Nachabscheiders steigert die Drainage der koaleszierten Tropfen, was insbesondere bei größeren Koaleszenzabscheidern von Vorteil ist, und im Vergleich zur Verwendung eines individuell angepassten einlagigen Koaleszenzabscheider- körpers ist die mehrlagige Anordnung eines herkömmlichen Koaleszenzabscheidermedium- Materials ökonomisch besser und erlaubt zudem die individuelle Anpassung des Nachabscheiders hinsichtlich seines Abscheidegrads.
Das in den Figuren 7 und 8 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel für einen Koaleszenzabscheiderein- satz 102 unterscheidet sich vom in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Koaleszenzabscheidereinsatz 100 durch die Strömungsrichtung des Gasstroms. Bei dem in den Figuren 7 und 8 gezeigten Koaleszenzabscheidereinsatz 102 strömt der Gasstrom in Gebrauchsstellung von innen nach außen durch den Koaleszenzabscheidereinsatz 102. Bezugszeichenliste
10 erster Koaleszenzabscheiderkorper zur Abscheidung von Flussigkeit(-stropfen) aus einem Gasstrom, etwa von Öl(-tropfen) aus einem (Druck-)Luftstrom, insbesondere Hauptabscheider- Mediumkörper oder Hauptabscheiderkörper, umfassend das erste Koaleszenzabscheidermedium in betriebsbereiter, ggf. zugeschnittener, gestapelter, gewickelter, gefalteter, usw. Form
12 erstes Stützrohr, insbesondere Hauptabscheider-Stützrohr, beispielsweise zum Stützen des ersten Koaleszenzabscheidermedium 10 ausgebildetes, erstes Mittelrohr
20 weiterer Koaleszenzabscheiderkorper, insbesondere Nachabscheider-Mediumkörper oder Nachabscheiderkörper, umfassend das weitere Koaleszenzabscheidermedium in betriebsbereiter, ggf. zugeschnittener, gestapelter, gewickelter, gefalteter, usw. Form
22 weiteres Stützrohr, insbesondere Nachabscheider-Stützrohr, beispielsweise zum Stützen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers 20 ausgebildetes weiteres Mittelrohr
24 erste Koaleszenzabscheidermedium-Lage des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers 20, insbesondere erste Lage des Nachabscheiders 20
25 weitere Koaleszenzabscheidermedium-Lage des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers 20, insbesondere weitere Lage des Nachabscheiders 20
26 Fixier-Bereich, insbesondere Verbindungs-Bereich, beispielsweise mittels der Technik des Schweißens und/oder Klebens und/oder Nähens verbundener Bereich, des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers 20
30 zwischen erstem Koaleszenzabscheiderkorper 10 und dem weiteren Koaleszenzabscheiderkorper 20 angeordneter Drainageraum zum Abführen von mittels des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers 10 abgeschiedenen Öls
50 dem Deckel 212 zugewandte Endscheibe des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100, 102 des Koaleszenzabscheiders 200 (erstes Ausführungsbeispiel, siehe Figur 1 )
50' dem Deckel 212 zugewandte Endscheibe des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100 des Koaleszenzabscheiders 202 (weiteres Ausführungsbeispiel, siehe Figur 2)
52 vom Deckel 212 abgewandte Endscheibe des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100, 102 des Koaleszenzabscheiders 200 (erstes Ausführungsbeispiel, siehe Figur 1 )
52' vom Deckel 212 abgewandte Endscheibe des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100 des Koaleszenzabscheiders 202 (weiteres Ausführungsbeispiel, siehe Figur 2)
54' Flansch der Endscheibe 50 des Koaleszenzabscheidereinsatzes 100
100 Koaleszenzabscheidereinsatz erstes Ausführungsbeispiel; vgl. Figuren 1 bis 6
102 Koaleszenzabscheidereinsatz weiteres Ausführungsbeispiel; vgl. Figuren 7 und 8
200 Koaleszenzabscheider, insbesondere Spin-on Air Oil Separator, erstes Ausführungsbeispiel, siehe Figur 1
202 Koaleszenzabscheider, zweites Ausführungsbeispiel, siehe Figur 2
210 Gehäusekörper eines druckfesten Gehäuses des Koaleszenzabscheiders 200
212 Deckel des druckfesten Gehäuses des Koaleszenzabscheiders 200
220 Rohgaseinlass des Koaleszenzabscheiders 200
230 Auslass für die abgeschiedene Flüssigkeit, etwa für abgeschiedenes Öl 240 Reingasauslass des Koaleszenzabscheiders 200
242 Reingasauslass des Anschlusselements, insbesondere Nippel
320 Rohgaszuführung des Anschlusselements
330 Reingasabführung des Anschlusselements D20 radiale Dicke des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers 20 (vgl. Figur 4)
L Längsachse des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers 20 oder Mittelachse des Gehäusekörpers 210

Claims

Ansprüche
1 . Koaleszenzabscheidereinsatz (100; 102) zur Abscheidung von Flüssigkeit, insbesondere von Flüssigkeitstropfen, beispielsweise von Öl, etwa von Öltropfen, aus einem Gasstrom, insbesondere aus einem Luftstrom, beispielsweise aus einem Druckluftstrom, wobei der Gasstrom in Gebrauchsstellung des Koaleszenzabscheidereinsatzes (100; 102) von außen nach innen oder von innen nach außen durch den Koaleszenzabscheidereinsatz (100; 102) strömt, aufweisend
- mindestens einen ersten Koaleszenzabscheiderkörper (10), umfassend mindestens ein zur Abscheidung von Flüssigkeit aus dem Gasstrom mittels des Koaleszenz-Prinzips ausgebildetes erstes Koaleszenzabscheidermedium, das um ein zum Tragen des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers (10) ausgebildetes, luftdurchlässiges, zylindrisches erstes Stützrohr (12) angeordnet ist, und
- mindestens einen weiteren Koaleszenzabscheiderkörper (20), umfassend mindestens ein zur Abscheidung von Flüssigkeit aus dem Gasstrom mittels des Koaleszenz-Prinzips ausgebildetes, in Strömungsrichtung des Gasstroms hinter dem ersten Koaleszenzabscheiderkörper (10) angeordnetes weiteres Koaleszenzabscheidermedium, das konzentrisch zum ersten Koaleszenzabscheiderkörper (10) angeordnet ist, beispielsweise um ein zum Tragen des weiteren Koales- zenzabscheiderkörpers (20) ausgebildetes weiteres Stützrohr (22) gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Koaleszenzabscheidermedium zumindest bereichsweise mehrlagig gewickelt ist, beispielsweise zumindest bereichsweise mehrlagig um das weitere Stützrohr (22) gewickelt ist, und der weitere Koaleszenzabscheiderkörper (20) zumindest bereichsweise mindestens zwei, in Strömungsrichtung des Gasstroms überlappend zueinander angeordnete Koaleszenzabschei- dermedium-Lagen (24, 25) aufweist und zum Fixieren der Wicklung des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) die überlappend zueinander angeordneten Koaleszenzabscheidermedium-Lagen (24, 25) zumindest bereichsweise miteinander verbunden sind.
2. Koaleszenzabscheidereinsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Fixieren der Wicklung des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) die überlappend zueinander angeordneten Koaleszenzabscheidermedium-Lagen (24, 25) an mindestens zwei Bereichen mittels einer Verbindungstechnik, insbesondere mittels der Technik des Schweißens und/oder des Klebens und/oder des Nähens, zu Fixier-Bereichen (26) miteinander verbunden sind, wobei die Fixier- Bereiche (26) in Richtung der Längsachse (L) des weiteren Koaleszenzabscheidermedienkörpers voneinander beabstandet sind.
3. Koaleszenzabscheidereinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Längsachse (L) des weiteren Koaleszenzabscheidermedienkörpers alternierend Fixier- Bereiche (26) und unverbundene, überlappende Bereiche der Koaleszenzabscheidermedium- Lagen (24, 25) angeordnet sind und eine in Richtung der Längsachse (L) des weiteren Koales- zenzabscheidermedienkörpers verlaufende unterbrochene Naht bilden.
4. Koaleszenzabscheidereinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Koaleszenzabscheidermedium (24, 25) eine Flächenmasse von bis zu 300 Gramm pro Quadratmeter (g/m2), etwa von 25 bis 250 g/m2, bevorzugt von 50 bis 200 g/m2, aufweist.
5. Koaleszenzabscheidereinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des weiteren Koaleszenzabscheidermedienkörpers (20) Polyester- und/oder Polyamid- und/oder Glasfasern aufweist.
6. Koaleszenzabscheidereinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke (D20) des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) geringer ist als die radiale Dicke des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers (10).
7. Koaleszenzabscheidereinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die überlappende Anordnung der radial äußeren Koaleszenzabscheidermedium- Lage (25) des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20), zumindest eine sechzehntel, beispielsweise zumindest eine achtel, bevorzugt zumindest eine viertel, Wickelumdrehung der Wicklung des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) beträgt.
8. Koaleszenzabscheidereinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Koaleszenzabscheiderkörper (20) derart ausgebildet ist, dass bei einem Druck von 200 Pascal [Pa] eine, beispielsweise nach DIN EN ISO 9237 bestimmte, Gasstrom- Permeabilität, insbesondere Luftdurchlässigkeit, durch den weiteren Koaleszenzabscheiderkörper (20) mehr als 300 Liter pro Quadratmeter Sekunde [l/m2s] und weniger als 4500 Liter pro Quadratmeter Sekunde [l/m2s] beträgt.
9. Koaleszenzabscheidereinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Koaleszenzabscheiderkörper (10) mehrlagig ausgebildet, beispielsweise mehrlagig um das erste Stützrohr (12) angeordnet, insbesondere gewickelt, ist und/oder der weitere Koaleszenzabscheiderkörper (20) derart ausgebildet ist, dass er eine höhere Gasstrom-Permeabilität, insbesondere Luftdurchlässigkeit, als die jeweiligen Lagen des ersten Koaleszenzabscheiderkörpers (10) aufweist.
10. Koaleszenzabscheider (200; 202) aufweisend einen Koaleszenzabscheidereinsatz (100; 102) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und ein druckfestes Gehäuse zum Aufnehmen des Koaleszenz- abscheidereinsatzes (100; 102), wobei das druckfeste Gehäuse aufweist
- einen becherförmigen Gehäusekörper (210),
- einen zum Verschließen der offenen Stirnseite des Gehäusekörpers (210) ausgebildeten Deckel - einen zum Zuführen von Rohgas in den Koaleszenzabscheider ausgebildeten Rohgaseinlass (220), der mit einer Rohgaszuführung eines Anschlusselements einer Maschine verbindbar ist, und
- einen zum Abführen von Reingas ausgebildeten Reingasauslass (240), der mit einer Reingasabführung des Anschlusselements verbindbar ist.
11 . Koaleszenzabscheider nach Anspruch 10, wobei
- der Rohgaseinlass (220) sowie der Reingasauslass (240) am Deckel (212) angeordnet sind, wobei
- der Reingasauslass (240) eine zentrale zylinderförmige Ausnehmung aufweist, in der ein sich axial durch den Deckel (212) erstreckender, insbesondere rohrförmiger, Nippel (242) eines Anschlusselements anordbar ist, und
- der Deckel (212) mindestens ein Verschlusselement aufweist, das mittels einer Drehbewegung des Deckels (212) zwischen einer geöffneten Stellung, in welcher der Nippel (242) entlang einer Mittelachse (L) des becherförmigen Gehäusekörpers (210) durch den Deckel (212) hindurchgeführt werden kann, und einer geschlossenen Stellung, in welcher der Nippel fest mit dem Deckel (212) verbunden ist, bewegbar ist.
12. Koaleszenzabscheider nach Anspruch 10, wobei
- der Rohgaseinlass (220) am becherförmigen Gehäusekörper (210) angeordnet ist,
- der Reingasauslass (240) am Deckel (212) angeordnet ist und
- der Koaleszenzabscheidereinsatz (100; 102) hohlzylindrisch ausgebildet ist und an seiner jeweiligen Stirnseite eine zum Abdecken der Stirnseite ausgebildete Endscheibe (50, 52; 50', 52') aufweist, wobei die dem Deckel (212) zugewandte Endscheibe (50; 50') einen zum Anordnen des Koales- zenzabscheidereinsatzes (100; 102) im druckfesten Gehäuse (210) ausgebildeten sich radial erstreckenden Flansch (54') aufweist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Koaleszenzabscheidereinsatzes (100; 102) zum Reinigen eines Gasstroms, welcher in Gebrauchsstellung des Koaleszenzabscheidereinsatzes (100; 102) von außen nach innen oder von innen nach außen durch den Koaleszenzabscheidereinsatz (100; 102) strömt, wobei
(i) zur Bereitstellung eines ersten Koaleszenzabscheiderkörpers (10) mindestens ein zur Abscheidung von Flüssigkeit, insbesondere von Flüssigkeitstropfen, beispielsweise von Öl, etwa von Öltropfen, aus einem Gasstrom, insbesondere aus einem Luftstrom, beispielsweise aus einem Druckluftstrom, mittels des Koaleszenz-Prinzips ausgebildetes erstes Koaleszenzabscheidermedium um ein zum Tragen des ersten Koaleszenz- abscheidermediums ausgebildetes, zylindrisches, luftdurchlässiges erstes Stützrohr (12) angeordnet wird, und
(ii) zur Bereitstellung eines weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) mindestens ein zur Abscheidung von Flüssigkeit aus dem Gasstrom mittels des Koaleszenz-Prinzips ausgebildetes weiteres Koaleszenzabscheidermedium konzentrisch zum ersten Koaleszenz- abscheiderkörper (10) angeordnet wird, beispielsweise um ein zum Tragen des weiteren Koaleszenzabscheidermediums ausgebildetes, zylindrisches, luftdurchlässiges, weiteres Stützrohr (22) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim, im Schritt (ii) beschriebenen, Anordnen des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers
- das weitere Koaleszenzabscheidermedium derart gewickelt wird, dass der weitere Koaleszenz- abscheiderkörper (20) zumindest bereichsweise mehrlagig ausgebildet ist und mindestens zwei, in Strömungsrichtung des zu reinigenden Gasstroms überlappend zueinander angeordnete Koa- leszenzabscheidermedium-Lagen (24, 25) aufweist und
- zum Stabilisieren der, beispielsweise am weiteren Stützrohr (22) angeordneten, Wicklung des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) zumindest Bereiche der überlappend zueinander angeordneten Koaleszenzabscheidermedium-Lagen (24, 25) miteinander verbunden werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Stabilisieren der, beispielsweise am weiteren Stützrohr (22) angeordneten, Wicklung mehrere über die Länge, insbesondere entlang einer Längsachse (L), des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) verteilte sowie jeweils mit axialem Abstand zueinander angeordnete Bereiche (26) des weiteren Koaleszenzabscheiderkörpers (20) miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, verklebt oder vernäht, werden.
15. Verwendung mindestens eines nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildeten Koa- leszenzabscheidereinsatzes (100; 102) und/oder eines nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15 hergestellten Koaleszenzabscheidereinsatzes (100; 102) und/oder eines nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12 ausgebildeten Koaleszenzabschei- ders (200; 202)
- zur Entölung von Luft in einem Druckluft- oder Vakuumsystem, das durch ein, beispielsweise ölgeschmiertes, Anschlusselement einer Maschine, beispielsweise eines Kompressors oder einer Vakuumpumpe, gespeist wird, wobei das Druckluftsystem vorteilhafterweise des Weiteren dazu ausgebildet ist, das abgeschiedene Öl zum Anschlusselement zurückzuführen, oder
- zur Entölung von Kurbelgehäusegasen einer Brennkraftmaschine oder eines Kolbenverdichters.
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