WO2021083486A1 - Flüssigkeitsabscheider - Google Patents

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WO2021083486A1
WO2021083486A1 PCT/EP2019/079422 EP2019079422W WO2021083486A1 WO 2021083486 A1 WO2021083486 A1 WO 2021083486A1 EP 2019079422 W EP2019079422 W EP 2019079422W WO 2021083486 A1 WO2021083486 A1 WO 2021083486A1
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liquid
liquid separator
fabric
section
housing
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PCT/EP2019/079422
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Stefan Heinz
Hannes WOELKI
Ewald Mueller
Marcus DREHER
Martin Konzelmann
Bernd STAUSS
Original Assignee
Joma-Polytec Gmbh
Karl Küfner GmbH & Co. KG
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Priority to PCT/EP2019/079422 priority patent/WO2021083486A1/de
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    • B01D2277/20—Inclined, i.e. forming an angle of between 0° and 90°
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a liquid separator for separating liquid from a gas-liquid mixture with the features of the preamble of claim 1.
  • Liquid separators are known from the prior art, for example from DE 102014 013 372 A1, which shows a centrifugal water separator for a fuel cell system.
  • liquid separators can work according to different functional principles, for example via Condensation, centrifugal force (cyclones), sorption (use of a sorbent) or over baffles.
  • Liquid separators can be used, for example, in fuel cells, where water is separated from oxygen (Cg) with a liquid separator on the cathode side and water is separated from hydrogen (H 2) on the anode side with a (further) liquid separator to increase efficiency.
  • Liquid separators are also used in compressed air systems or air conditioning systems.
  • liquid separators depending on the design, take up a comparatively large installation space and / or have a very high flow resistance.
  • Another disadvantage is that liquid separators can only be operated regularly under certain ambient conditions, for example at room temperature.
  • the invention is based on the object of enabling a reliable separation of liquids in a liquid separator with simple structural means and with a compact design. It is desirable that the liquid separator can be operated reliably, regardless of the prevailing ambient conditions.
  • the invention solves this problem by means of a liquid separator having the features of claim 1.
  • the liquid separator is used to separate liquid from a (flowing), in particular vapor or mist, gas-liquid mixture (liquid-laden gas flow).
  • the gas-liquid mixture is, in particular, a mixture in which gas is used as the carrier medium and liquid is present in the form of finely divided liquid droplets.
  • the liquid separator has an inlet (gas-liquid mixture inlet), an outlet (gas outlet) and a flow path connecting the inlet to the outlet (flow connection). At least one separation device, at which the actual separation of liquid from the gas-liquid mixture takes place, is arranged in the flow path.
  • the separated liquid can be a pure liquid or a liquid mixture (mixture of two or more different liquids).
  • the liquid separator is characterized in that the separating device has a (first) fabric section for separating the liquid, through which the flow path leads, the fabric section being at an angle of 1 ° to 15 °, preferably 1.5 °, relative to the main flow direction in the separating device to 10 °, ideally from 2 ° to 4 °.
  • the main flow direction is in particular in or parallel oriented to the central longitudinal direction of the separation device.
  • the proposed separation device allows liquid (e.g. water) to be separated from the gas-liquid mixture on the tissue section, i.e. liquid remains on the tissue section.
  • the gas for example air or hydrogen
  • the gas can pass through the tissue section and be guided to the outlet (gas outlet).
  • liquid can be separated from the gas flow when it hits the tissue section. High degrees of separation can be achieved with a comparatively compact design.
  • a "fabric separator” is created as an impact separator for separating liquids (e.g. water) from gas streams (e.g. air or hydrogen).
  • the gas-liquid mixture can flow onto the tissue at a defined angle and at a defined minimum speed. It is conceivable that the flow of a gas-liquid mixture flowing in a process, for example, is used or the gas-liquid mixture is brought to a predetermined flow rate, for example by means of a turbine or a pump, before it is fed to the liquid separator becomes. It is also conceivable that the gas-liquid mixture can be reduced to a predetermined one by reducing an inflow cross-section Flow rate is brought before this is fed to the liquid separator.
  • the separation device can have a second tissue section for separating liquids, through which the flow path leads, the second tissue section being opposite the first tissue section and an angle of 1 ° to 30 °, preferably 2 ° to 20 °, with the first tissue section , ideally from 4 ° to 8 °.
  • a comparatively large separation surface is created with a compact design.
  • any pressure loss that occurs can be kept comparatively low.
  • first fabric section and the second fabric section can be relative to the first fabric section and the second fabric section
  • Main flow direction in the separation device (oriented in or parallel to the central longitudinal direction of the separation device) be arranged symmetrically. This symmetry favors snakenisse the flow V because the flow path can be branched at the separating into two paths, which is then conducted to the outlet (gas outlet).
  • the symmetrical arrangement makes it possible to achieve two partial paths of approximately the same strength.
  • the separating device can have a U-shaped or V-shaped cross-section in the area of the tissue sections (tissue holding part of the separating device), each with an end wall, for example is closed (U and V are closed “to the rear” and “to the front” by means of an end wall). It is also conceivable that the separation device has the shape of a cone, a truncated cone, a pyramid or a truncated pyramid in the area of the tissue sections (tissue sections).
  • the fabric section or sections can each be designed as a metal fabric, a heating device preferably being provided by means of which the fabric section or sections can be heated.
  • a comparatively robust design can be achieved by using metal meshes.
  • a heating device contributes to the universal applicability of the liquid separator, since it can also be operated at freezing temperatures (minus degrees). Freezing of liquid deposited on the tissue section or sections can be prevented.
  • the heating device can be designed electrically, in particular as a direct heating device.
  • this can be designed, for example, as a resistance heater.
  • the tissue sections can have electrical connections through which a current is supplied.
  • the fabric sections can both be formed from a metal fabric and both can be formed so as to be heatable.
  • a heating device can be provided for both tissue sections (structurally simple and inexpensive) or it can a heating device can be provided for each tissue section (higher reliability due to independent operation).
  • the fabric section or sections can each be designed as a plastic fabric. In this way, a structurally comparatively simple and inexpensive design can be achieved. A lower weight can be achieved.
  • the tissue section or sections can have a hydrophilic coating.
  • a hydrophilic coating promotes the degree of separation of liquid from the gas-liquid mixture (i.e. the proportion of separated liquid).
  • the fabric section or sections can have fabric threads or wires which are oriented as two thread or wire systems transversely or obliquely to one another (and thus form a fabric section).
  • the tissue threads or wires of the tissue section (s) which are oriented transversely to the main flow direction prevailing in the separating device (central longitudinal direction of the separating device) (first thread or wire system) can have a greater thickness than that (vectorially proportionate) along the main flow direction oriented fabric threads (second thread or wire system). Because these fabric threads or wires are made thicker, the clear cross-section at the fabric section, i.e. the one with a view along the main flow direction (central longitudinal direction) Cross-section that remains free (not filled with fabric threads) can be reduced. This increases the degree of separation.
  • the separation device can expediently have a housing on or in which the components of the separation device are arranged and / or fastened, the housing optionally being made of plastic or metal.
  • the components of the separation device can be secured to one another and the separation device can be used as a unit or
  • a housing made of plastic can be produced more easily and / or have a lower weight. If the housing is designed from metal, a robust design can be achieved.
  • a heating device can be provided by means of which the housing can be heated.
  • a heating device can be provided in particular in the case of a housing made of metal and facilitates the use of the liquid separator at freezing temperatures.
  • the heating device can be designed electrically, for example as a direct heating device, as explained above.
  • the housing of the separation device can have a fabric holding part on or in which the fabric sections are arranged and / or fastened.
  • the housing can have a connection part which is attached to the tissue holding part (upstream, ie towards the inlet) connects.
  • the connection part can, for example, have an annular cross section that is enlarged compared to the tissue holding part.
  • the housing can have a diverting rib which adjoins the fabric holding part, in particular on the side facing away from the connection part (downstream).
  • the housing of the separation device (downstream of the fabric section) can have a drainage rib or a drainage channel. This favors the drainage of water, since at the
  • Separating device separated liquid for example in the form of drops, can be fed to a liquid discharge or a liquid reservoir.
  • the drainage rib or drainage channel can, for example, lead to a wall or open into a wall which separates the separation device from a liquid reservoir.
  • the drainage rib or drainage channel preferably leads to the minimum fill level of the (separated) liquid, provided that storage of the liquid is advantageous.
  • a jacket can be provided on the separator device which surrounds the separator device towards the outside (radially), the jacket having a preferably circumferential fabric layer made of metal mesh or plastic mesh. This once again promotes the separation rate, since liquid particles that have passed a tissue section of the separation device are on the jacket or on whose fabric layer can be deposited.
  • the outer jacket is also located in the flow path that connects the inlet with the outlet. In other words, the flow path leads through the fabric layer of the outer jacket.
  • a robust design of the fabric layer can be created.
  • a configuration of the fabric layer with a plastic fabric allows a design that is favorable in terms of design and costs.
  • the jacket can have a frame to which the fabric layer is attached.
  • a heating device can be provided by means of which the fabric layer can be heated.
  • a heating device promotes universal applicability of the liquid separator, since it can also be used at freezing temperatures.
  • the heating device can be designed electrically. When configured with metal mesh, the heating device can be designed as a direct electrical heating device, for example as a resistance heater as described above.
  • the fabric layer can expediently have a hydrophobic coating.
  • This coating has a repellent effect on liquid and thus ensures that liquid still contained in the gas flow remains in the space between the jacket and the separation device or tissue section. This improves the separation rate.
  • the mesh size of the fabric layer of the jacket can be made smaller than the mesh size of the fabric section or sections of the separating device. This also benefits the separation rate, since water droplets that have deposited on the separation device or its tissue sections, but are (again) carried away by the gas flow, can be caught.
  • the liquid separator can advantageously have a liquid reservoir in which the liquid separated on or by the separation device and / or the liquid separated off on the jacket is collected. Continuous liquid discharge can thus be dispensed with, since this is collected in the liquid reservoir and continuously discharged. The amount of separated liquid can be monitored more easily.
  • the liquid reservoir can have a liquid outlet, in particular at a lower area in the installed position of the liquid separator, which can optionally have an actuatable or controllable valve.
  • the liquid reservoir can expediently have a rotationally symmetrical cross section. This means that approximately the same fill levels can be achieved in different positions / installation positions or states. This favors monitoring of the amount of separated liquid.
  • the liquid reservoir can optionally have a conical cross section, the Cross-section towards the separation device (radially) expanded.
  • a fill level sensor can be provided by means of which the fill level of the liquid collected in the liquid reservoir can be determined. This enables the fill level to be monitored. For example, when one or more fill level threshold values (minimum fill level and / or maximum fill level) are reached, a signal can be output. Alternatively, a continuous signal output can take place.
  • the level sensor can be designed as a capacitive sensor. The capacitive sensor can be oriented in or parallel to the central longitudinal direction of the liquid reservoir.
  • a wall can be provided which separates the liquid reservoir from the housing part of the liquid separator in which the
  • Deposition V orcardi located is separated off, the wall according to (radially) outside toward has a breakthrough of the separating gap to one or more peripheral openings.
  • the wall can largely prevent liquid already collected in the liquid reservoir from being carried away by the gas flow.
  • the wall can serve as a "baffle" which prevents liquid from sloshing out of the liquid reservoir. Due to the gradient, liquid, for example coming from the drainage rib, can flow off on the wall and through the openings on the edge enter the liquid reservoir.
  • the wall can have a bowl-shaped or conical cross-section (sloping towards the outside).
  • the wall inwardly a deposition of the V orcardi pioneering gradient having one or more openings.
  • the wall can have a funnel-shaped cross section. With such a configuration, liquid already collected in the liquid reservoir can be largely prevented from being carried away by the gas flow.
  • the wall can also serve as a "baffle plate". Due to the gradient, liquid, for example coming from the drainage rib, can flow off the wall and enter the liquid reservoir through the openings.
  • the housing of the liquid separator can be made of plastic. In this way, a structurally simple design with a low weight can be achieved. In addition, inexpensive production, for example by injection molding, is made possible.
  • the housing can have a housing part (upper part) in which the separation device is arranged and a further housing part (lower part) in which the liquid reservoir is arranged. Tests have shown that, for good results, the fabric should be at an angle between 1-15 °, preferably 1.5 ° to 10 °, ideally 2-4 °, to the main flow direction (central longitudinal direction) of the gas flow in the separation device.
  • liquid-laden gas flow gas-liquid mixture
  • flow velocity of greater than 5 meters per second (> 5 m / s), ideally greater than 12 meters per Second (> 12 m / s), which should hit the fabric, depending on the desired degree of separation.
  • the flow rate may have to be adjusted for other gas-fluid mixtures.
  • the degree of separation will decrease with the tested air-water mixture from a flow speed of less than 12 meters per second ( ⁇ 12 m / s). The degree of separation will also no longer increase significantly above 12 meters per second (> 12 m / s).
  • the gas-liquid mixture must be fed to the liquid separator with a certain flow rate.
  • the flow energy of a gas-liquid mixture e.g. flowing in a process
  • the gas-liquid mixture can be brought to the required flow rate with a pump or turbine.
  • Fig.1 shows an embodiment of a
  • FIG. 2 shows the liquid separator from FIG. 1, the
  • Housing upper part is cut open
  • FIG. 3 shows the liquid separator from FIG. 1, wherein
  • Housing upper part and housing lower part are cut open
  • FIG. 4 shows the liquid separator from FIG. 1 in an enlarged view, the upper part of the housing and the jacket of the separating device being cut open;
  • Liquid separator from Figure 1 in a cut-away view; 6a-c show the liquid separator in a perspective view (FIG. 6a), a front view (FIG. 6b) and a side view (FIG. 6c);
  • FIG. 7 shows the lower housing part of the liquid separator from FIG. 1 in a cut-away view.
  • the liquid separator 10 has an inlet 12 (gas-liquid inlet 12), an outlet 14 (gas outlet 14) and a flow path 16 connecting the inlet 12 to the outlet 14 (flow path 16 through the entirety of the arrows with reference numeral 16, which illustrates lead from inlet 12 to outlet 14; see Figure 2 or 3).
  • the liquid separator 10 has a housing 18 on or in which the components of the liquid separator 10 are arranged and, if necessary, fastened.
  • the housing 18 has a first housing part 20 (upper housing part 20), in which a separation device 22 is arranged, and a second housing part 24 (lower housing part 24), in which a liquid reservoir 26 is arranged.
  • the flow path 16 describes the path which a (liquid-laden) gas flow takes when it is introduced as a gas-liquid mixture into the inlet 12, is passed through the separating device 22 (there liquid is separated out) and through the outlet 14 as (from Liquid largely freed) gas flow is discharged to the outside.
  • the flow path 16 thus represents the path of a flow connection which leads from the inlet 12 through the separation device 22 to the outlet 14.
  • the flow path or the flow Getting Connected 16 (not separately provided with reference numerals) to the outside through the walls and components of the liquid separator 10 is limited.
  • the inlet 12 and the outlet 14 are formed on the first housing part 20.
  • a liquid outlet 28 is formed on the second housing part 24, through which the separated liquid can be discharged from the liquid reservoir 26.
  • the housing 18 can be made of plastic.
  • the separation device 22 is arranged, which is surrounded radially outward by a jacket 30 - likewise arranged in the first housing part 20 (cf. FIGS. 2 to 5).
  • the separation device 22 has a housing 32 on or in which the components of the separation device 22 are arranged and, if necessary, fastened.
  • the housing 32 has a connecting part 34 which is annular in cross section, a fabric holding part 36 and a deflecting rib 38.
  • the connection part 34 serves to connect the separation device 22, for example to a pipeline leading from the inlet 12.
  • the connection part 34 can be expanded radially with respect to the tissue holding part 36.
  • Tissue sections for liquid separation are arranged in the tissue holding part 36.
  • the separation device 22 has a first tissue section 40 for separating liquids, through which the flow path 16 leads (first partial flow), the first tissue section 40 being arranged at an angle of 1 ° to 15 ° relative to the main flow direction 42 prevailing in the separation device 22 ( see Figures 5 and 6).
  • the main flow direction 42 is oriented along or parallel to the central longitudinal direction 44 of the separation device 22.
  • the separation device 22 has a second tissue section 46 for liquid separation, through which the flow path 16 leads (second partial flow), the second tissue section 46 in the first tissue section 40 being opposite and enclosing an angle of 2 to 30 ° with the first tissue section 40.
  • the first fabric section 40 and the second fabric section 46 are arranged symmetrically relative to the main flow direction 42 in the separation device 22.
  • the liquid-laden gas flow is divided into two partial flows (first and second partial flow).
  • the separating device 22 has a U-shaped or V-shaped cross section in the region of the tissue holding part 36, which is closed at the end by an end wall 48, 50 (cf. FIGS. 6a to 6c).
  • the fabric sections 40, 46 can each be designed as a plastic fabric or as a metal fabric.
  • a heating device can optionally be provided (not shown), by means of which the fabric sections 40, 46 can each be heated.
  • the heating device can be designed as an electrical heating device, preferably as a direct heating device, for example in the form of a resistance heater, as explained above.
  • the fabric sections 40, 46 of the separation device 22 can have a hydrophilic coating.
  • the tissue threads or wires of the tissue sections 40, 46 which are oriented transversely to the main flow direction 42 prevailing in the separating device 22, can have a greater thickness than the tissue threads or wires which, at least with a vectorial component, are longitudinal to the Main flow direction 42 are oriented.
  • the separation device 22 has a housing 32 on or in which the components of the separation device 22 are arranged and, if necessary, fastened.
  • the housing 32 can be formed from plastic or metal.
  • a heating device can optionally be provided (not shown), by means of which the housing 32 can be heated.
  • an electrical heating device for example in the form of a direct heating device, can be provided, as explained above.
  • the jacket 30 has an at least largely or completely circumferential fabric layer 52 made of metal fabric or plastic fabric.
  • the fabric layer 52 is attached to a frame 54 of the jacket 30 or is held by this.
  • a heating device can be provided by means of which the fabric layer 52 can be heated.
  • an electrical heating device for example in the form of a direct heater, can be provided, as explained above.
  • the fabric layer 52 can have a hydrophobic coating. Regardless of this, the mesh size of the fabric layer 52 of the jacket 30 can be smaller than the mesh size of the fabric sections 40, 46.
  • the liquid separator 10 has a liquid reservoir 26 in the second housing part 24 (lower housing part 24), in which liquid separated on or by the separating device 22 and / or the jacket 30 is collected.
  • the collected liquid can through the
  • Liquid discharge 28 are discharged intermittently, For example, by actuating a valve that may be attached to or in the liquid discharge 28.
  • the liquid reservoir 26 has a rotationally symmetrical cross section.
  • the cross section of the second housing part 24 expands towards the separation device 22 in the radial direction.
  • An optional fill level sensor 56 is also provided, by means of which the fill level of the liquid collected in the liquid reservoir 26 can be determined. Monitoring of the fill level or threshold values of the fill level is made possible.
  • the fill level sensor 56 is designed as a capacitive sensor and is oriented along the central longitudinal direction 58 of the liquid reservoir 26.
  • a wall 60 is provided, which, is the liquid reservoir 26 of the first housing part 20 in which the deposition orcardi V 22, separated.
  • the wall 60 has to (radial) outside of a deposition of V orcardi 22 pioneering gradient on with one or more peripheral openings 62nd
  • the diverting rib 38 can lead to the wall 60 or open into the wall 60. This allows the
  • Liquid separated from the separator 22 flow onto the wall 60 via the discharge rib 38. There the liquid reaches the wall 60 through the gradient Openings 62 where the liquid can flow off into the liquid reservoir 26.
  • the housing of the liquid separator 10, i.e. the first housing part 20 and the second housing part 24, can be formed from plastic.
  • the liquid separator 10 works as follows:
  • a flowing gas-liquid mixture (liquid-laden gas flow) is introduced into the liquid separator 10 through the inlet 12.
  • a guide tube (without reference calibrate Z) is the gas-liquid mixture guided in the separation device 22, where the actual separation of liquid takes place.
  • the gas-liquid mixture is passed through the tissue sections 40, 46, with liquid remaining on the tissue sections 40, 46 and the gas flow (possibly still partially containing liquid) passing through the tissue sections 40, 46.
  • the gas flow is divided into two partial flows, as described above.
  • the gas flow (possibly still partially containing liquid) is passed through the fabric layer 52 of the jacket 30, with further liquid being separated off if necessary.
  • the gas flow passes through the fabric layer 52 and then passes along the flow path 16 through the outlet 14 from the liquid separator 10.
  • the liquid deposited on the fabric sections 40, 46 flows, for example due to gravity, via the drainage rib 38 to the wall 60. Liquid deposited on the fabric layer 52 also reaches the wall 60, for example due to gravity.
  • the liquid Due to the gradient present on the wall 60, the liquid reaches the openings 62, from where it can flow off into the liquid reservoir 26. Separated liquid can be discharged from the liquid reservoir 26 via the liquid discharge 28.

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Abstract

Ein Flüssigkeitsabscheider (10) zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch, mit einem Eintritt (12), einem Austritt (14), einem den Eintritt (12) mit dem Austritt (14) verbindenden Strömungspfad (16) und einer im Strömungspfad (16) angeordneten Abscheideeinrichtung (22), ist im Hinblick darauf, mit einfachen konstruktiven Mitteln und bei kompakter Bauweise eine zuverlässige Abscheidung von Flüssigkeiten zu ermöglichen, derart ausgestaltet und weitergebildet, dass die Abscheideeinrichtung (22) einen Gewebeabschnitt (40) zur Flüssigkeitsabscheidung aufweist, durch den der Strömungspfad (16) führt, wobei der Gewebeabschnitt (40) relativ zur Hauptströmungsrichtung (42) in der Abscheideeinrichtung (22) in einem Winkel von 1° bis 15° angeordnet ist.

Description

Titel : Flüssigkeitsabscheider
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsabscheider zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits- Gemisch mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Flüssigkeitsabscheider sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus DE 102014 013 372 Al, die einen Zentrifugalwasserabscheider für ein Brennstoffzellensystem zeigt.
Grundsätzlich können Flüssigkeitsabscheider nach unterschiedlichen Funktionsprinzipien arbeiten, bspw. über Kondensation, Fliehkraft (Zyklone), Sorption (Nutzung eines Sorptionsmittels) oder über Prallflächen.
Flüssigkeitsabscheider können bspw. bei Brennstoffzellen eingesetzt werden, wo zur Effizienzsteigerung an der Kathodenseite mit einem Flüssigkeitsabscheider Wasser von Sauerstoff (Cg) und an der Anodenseite mit einem (weiteren) Flüssigkeitsabscheider Wasser von Wasserstoff (H2) getrennt wird. Auch bei Druckluftanlagen oder Klimaanlagen werden Flüssigkeitsabscheider eingesetzt.
Allerdings ist problematisch, dass herkömmliche Flüssigkeitsabscheider je nach Bauart einen vergleichsweise großen Bauraum beanspruchen und/oder einen recht hohen Strömungswiderstand aufweisen. Nachteilig ist zudem, dass Flüssigkeitsabscheider regelmäßig nur unter bestimmten Umgebungsbedingungen betrieben werden können, bspw. bei Raumtemperatur .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Flüssigkeitsabscheider mit einfachen konstruktiven Mitteln und bei kompakter Bauweise eine zuverlässige Abscheidung von Flüssigkeiten zu ermöglichen. Es ist wünschenswert, dass der Flüssigkeitsabscheider zuverlässig betrieben werden kann, und zwar unabhängig von herrschenden Umgebungsbedingungen .
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Flüssigkeitsabscheider mit Merkmalen des Anspruchs 1. Der Flüssigkeitsabscheider dient zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem (strömenden), insbesondere dampfförmigen oder nebelförmigen, Gas-Flüssigkeits-Gemisch (flüssigkeitsbehafteter Gasstrom).
Bei dem Gas-Flüssigkeits-Gemisch handelt es sich insbesondere um ein Gemisch, bei dem Gas als Trägermedium dient und Flüssigkeit in Form fein verteilter Flüssigkeitstropfen vorliegt.
Der Flüssigkeitsabscheider weist einen Eintritt (Gas- Flüssigkeits-Gemisch-Eintritt) , einen Austritt (Gasaustritt) und einen den Eintritt mit dem Austritt verbindenden Strömungspfad auf (Strömungsverbindung). Im Strömungspfad ist mindestens eine Abscheideeinrichtung angeordnet, an der die eigentliche Abscheidung von Flüssigkeit aus dem Gas-Flüssigkeits-Gemisch stattfindet. Bei der abgeschiedenen Flüssigkeit kann es sich um eine reine Flüssigkeit oder um ein Flüssigkeitsgemisch handeln (Gemisch aus zwei oder mehr verschiedenen Flüssigkeiten).
Der Flüssigkeitsabscheider zeichnet sich dadurch aus, dass die AbScheideeinrichtung einen (ersten) Gewebeabschnitt zur Flüssigkeitsabscheidung aufweist, durch den der Strömungspfad führt, wobei der Gewebeabschnitt relativ zur HauptStrömungsrichtung in der AbScheideeinrichtung in einem Winkel von 1° bis 15°, vorzugsweise von 1,5° bis 10°, idealerweise von 2° bis 4°, angeordnet ist. Die HauptStrömungsrichtung ist insbesondere in bzw. parallel zur Mittellängsrichtung der AbScheideeinrichtung orientiert.
Durch die vorgeschlagene AbScheideeinrichtung kann Flüssigkeit (bspw. Wasser) aus dem Gas-Flüssigkeits-Gemisch am Gewebeabschnitt abgeschieden werden, d.h. Flüssigkeit bleibt am Gewebeabschnitt zurück. Das Gas (bspw. Luft oder Wasserstoff) kann den Gewebeabschnitt hingegen passieren und zum Austritt (Gasaustritt) geführt werden. Mit anderen Worten kann Flüssigkeit beim Auftreffen auf den Gewebeabschnitt vom Gasstrom separiert werden. Es lassen sich hohe Abscheidegrade bei vergleichsweise kompakter Bauweise erreichen.
Mit der vorgeschlagenen AbScheideeinrichtung ist ein "Gewebeabscheider" zur Trennung von Flüssigkeiten (bspw. Wasser) aus Gasströmen (bspw. Luft oder Wasserstoff) als Prallabscheider geschaffen. Die Anströmung des Gewebes durch das Gas-Flüssigkeits-Gemisch kann in einem definierten Winkel und mit einer definierten Mindestgeschwindigkeit erfolgen. Es ist denkbar, dass die Strömung eines bspw. in einem Prozess strömenden Gas- Flüssigkeits-Gemisches genutzt wird oder das Gas- Flüssigkeits-Gemisch, bspw. mittels einer Turbine oder einer Pumpe, auf eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit gebracht wird, bevor dieses dem Flüssigkeitsabscheider zugeführt wird. Ebenfalls denkbar ist, dass das Gas- Flüssigkeits-Gemisch durch Verkleinerung eines AnströmquerSchnittes auf eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit gebracht wird, bevor dieses dem Flüssigkeitsabscheider zugeführt wird.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die AbScheideeinrichtung einen zweiten Gewebeabschnitt zur Flüssigkeitsabscheidung aufweisen, durch den der Strömungspfad führt, wobei der zweite Gewebeabschnitt dem ersten Gewebeabschnitt gegenüberliegt und mit dem ersten Gewebeabschnitt einen Winkel von 1° bis 30°, vorzugsweise von 2° bis 20°, idealerweise von 4° bis 8°, einschließt. Dadurch ist bei kompakter Bauweise eine vergleichsweise große Abscheidefläche geschaffen. Dadurch kann ein entstehender Druckverlust vergleichsweise geringgehalten werden.
In vorteilhafter Weise können der erste Gewebeabschnitt und der zweite Gewebeabschnitt relativ zur
HauptStrömungsrichtung in der AbScheideeinrichtung (in oder parallel zur Mittellängsrichtung der AbScheideeinrichtung orientiert) symmetrisch angeordnet sein. Diese Symmetrie begünstigt die StrömungsVerhältnisse, da der Strömungspfad an der AbScheideeinrichtung in zwei Teilpfade aufgezweigt werden kann, die dann zum Austritt (Gasaustritt) geführt werden. Durch die symmetrische Anordnung lassen sich zwei in etwa gleich starke Teilpfade erreichen.
Die AbScheideeinrichtung kann im Bereich der Gewebeabschnitte (Gewebehalteteil der AbScheideeinrichtung) einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt aufweisen, der stirnseitig, bspw. mit einer Stirnwandung, jeweils geschlossen ist (U bzw. V werden "nach hinten" und "nach vorne" mittels einer Stirnwandung verschlossen). Ebenfalls denkbar ist, dass die AbScheideeinrichtung im Bereich der Gewebeabschnitte (Gewebehaitetei1) die Form eines Kegels, eines Kegelstumpfs, einer Pyramide oder eines PyramidenStumpfs aufweist.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung können der oder die Gewebeabschnitte jeweils als Metallgewebe ausgebildet sein, wobei vorzugsweise eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels der der oder die Gewebeabschnitte beheizbar ist/sind. Durch Nutzung von Metallgeweben kann eine vergleichsweise robuste Ausführung erreicht werden. Eine Heizeinrichtung trägt zu einer universellen Einsetzbarkeit des Flüssigkeitsabscheiders bei, da dieser auch bei Frosttemperaturen (Minusgraden) betrieben werden kann. Ein Einfrieren von an dem oder den Gewebeabschnitten abgeschiedener Flüssigkeit kann verhindert werden.
Die Heizeinrichtung kann elektrisch ausgebildet sein, insbesondere als eine direkte Heizeinrichtung. Für eine konstruktiv einfache Ausführung kann diese bspw. als WiderStandsheizung ausgeführt sein. Bspw. können die Gewebeabschnitte über elektrische Anschlüsse verfügen, worüber eine Bestromung erfolgt.
Die Gewebeabschnitte können beide aus einem Metallgewebe ausgebildet und beide beheizbar ausgebildet sein. Es kann eine Heizeinrichtung für beide Gewebeabschnitte vorgesehen sein (konstruktiv einfach und kostengünstig) oder es kann jeweils eine Heizeinrichtung für einen Gewebeabschnitt vorgesehen sein (höhere Zuverlässigkeit durch unabhängigen Betrieb).
Alternativ können der oder die Gewebeabschnitte jeweils als Kunststoffgewebe ausgebildet sein. Hiermit lässt sich eine konstruktiv vergleichsweise einfache und kostengünstige Ausführung erreichen. Es lässt sich ein geringeres Gewicht erzielen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung können der oder die Gewebeabschnitte eine hydrophile Beschichtung aufweisen. Eine hydrophile Beschichtung begünstigt den Abscheidegrad von Flüssigkeit aus dem Gas-Flüssigkeits- Gemisch (d.h. den Anteil von abgeschiedener Flüssigkeit).
Der oder die Gewebeabschnitte können Gewebefäden bzw. - drähte aufweisen, die als zwei Faden- bzw. Drahtsysteme quer oder schräg zueinander orientiert sind (und so einen Gewebeabschnitt bilden). Die Gewebefäden bzw. -drähte von dem oder den Gewebeabschnitten, welche quer zur in der AbScheideeinrichtung herrschenden HauptStrömungsrichtung (Mittellängsrichtung der AbScheideeinrichtung) orientiert sind (erstes Faden- bzw. Drahtsystem), können eine größere Dicke aufweisen als die (vektoriell anteilig) längs zur HauptStrömungsrichtung orientierten Gewebefäden (zweites Faden- bzw. Drahtsystem). Indem diese Gewebefäden bzw. -drähte dicker ausgebildet sind, kann der lichte Querschnitt am Gewebeabschnitt, d.h. der mit Blick entlang der HauptStrömungsrichtung (Mittellängsrichtung) freibleibende (nicht durch Gewebefäden ausgefüllte) Querschnitt reduziert werden. Dies erhöht den Abscheidegrad .
In zweckmäßiger Weise kann die AbScheideeinrichtung ein Gehäuse aufweisen, an oder in welchem die Komponenten der AbScheideeinrichtung angeordnet und/oder befestigt sind, wobei das Gehäuse optional aus Kunststoff oder Metall ausgebildet sein kann. Mittels eines Gehäuses können die Komponenten der AbScheideeinrichtung aneinander gesichert und die AbScheideeinrichtung als eine Einheit bzw.
Baugruppe gehandhabt werden. Ein Gehäuse aus Kunststoff kann einfacher hergestellt werden und/oder ein geringeres Gewicht aufweisen. Bei einer Ausgestaltung des Gehäuses aus Metall lässt sich eine robuste Ausführung erreichen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, mittels der das Gehäuse beheizbar ist. Eine Heizeinrichtung kann insbesondere bei einem Gehäuse aus Metall vorgesehen sein und begünstigt einen Einsatz des Flüssigkeitsabscheiders bei Frosttemperaturen . Die Heizeinrichtung kann elektrisch ausgebildet sein, bspw. als direkte Heizeinrichtung, wie oben erläutert.
Das Gehäuse der AbScheideeinrichtung kann einen Gewebehalteteil aufweisen, an oder in dem die Gewebeabschnitte angeordnet und/oder befestigt sind. Zudem kann das Gehäuse einen Anschlussteil aufweisen, der sich an den Gewebehalteteil (stromaufwärts, d.h. zum Eintritt hin) anschließt. Der Anschlussteil kann bspw. einen ringförmigen und gegenüber dem Gewebehalteteil vergrößerten Querschnitt aufweisen. Zudem kann das Gehäuse eine Ableitrippe aufweisen, die sich an den Gewebehalteteil anschließt, insbesondere an der von dem Anschlussteil abgewandten Seite (stromabwärts) .
Wie bereits angedeutet, kann das Gehäuse der AbScheideeinrichtung (stromabwärts des Gewebeabschnitts) eine Ableitrippe oder einen Ableitkanal aufweisen. Dies begünstigt die Wasserableitung, da an der
AbScheideeinrichtung abgeschiedene Flüssigkeit, bspw. in Tropfenform, zu einer Flüssigkeitsabführung oder einem Flüssigkeitsreservoir zugeführt werden kann. Die Ableitrippe oder der Ableitkanal kann bspw. zu einer Wandung führen bzw. in eine Wandung münden, die die AbScheideeinrichtung von einem Flüssigkeitsreservoir abtrennt. Vorzugsweise führt die Ableitrippe oder Ableitkanal bis zu dem minimalen Füllstand der (abgeschiedenen) Flüssigkeit, sofern eine Speicherung der Flüssigkeit von Vorteil ist.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann an der AbScheideeinrichtung ein Mantel vorgesehen sein, der die AbScheideeinrichtung nach (radial) außen hin umgibt, wobei der Mantel eine, vorzugsweise umlaufende, Gewebelage aus Metallgewebe oder Kunststoffgewebe aufweist. Hiermit wird die Abscheiderate abermals begünstigt, da Flüssigkeitspartikel, die einen Gewebeabschnitt der AbScheideeinrichtung passiert haben, am Mantel bzw. an dessen Gewebelage abgeschieden werden können. Auch der Außenmantel befindet sich im Strömungspfad, der den Eintritt mit dem Austritt verbindet. Mit anderen Worten führt der Strömungspfad durch die Gewebelage des Außenmantels hindurch. Bei Ausgestaltung mit einem Metallgewebe kann eine robuste Ausführung der Gewebelage geschaffen werden. Eine Ausgestaltung der Gewebelage mit einem Kunststoffgewebe erlaubt eine konstruktiv und hinsichtlich Kosten günstige Ausführung. Der Mantel kann einen Rahmen aufweisen, an dem die Gewebelage befestigt ist.
In vorteilhafter Weise kann eine Heizeinrichtung vorgesehen, mittels der die Gewebelage beheizbar ist. Eine Heizeinrichtung begünstigt eine universelle Einsetzbarkeit des Flüssigkeitsabscheiders, da dieser auch bei Frosttemperaturen eingesetzt werden kann. Die Heizeinrichtung kann elektrisch ausgebildet sein. Bei Ausgestaltung mit Metallgewebe kann die Heizeinrichtung als direkte elektrische Heizeinrichtung ausgebildet sein, bspw. als WiderStandsheizung wie oben beschrieben.
In zweckmäßiger Weise kann die Gewebelage eine hydrophobe Beschichtung aufweisen. Diese Beschichtung wirkt auf Flüssigkeit abstoßend und sorgt somit dafür, dass im Gasstrom noch enthaltene Flüssigkeit im Zwischenraum zwischen Mantel und AbScheideeinrichtung bzw. Gewebeabschnitt zurückbleibt. Dadurch wird die Abscheiderate begünstigt. Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Maschenweite der Gewebelage des Mantels kleiner ausgeführt sein als die Maschenweite des oder der Gewebeabschnitte der AbScheideeinrichtung . Auch dies begünstigt die Abscheiderate, da Wassertropfen, die sich an der AbScheideeinrichtung bzw. deren Gewebeabschnitte abgelagert haben, durch den Gasstrom jedoch (erneut) mitgerissen werden, aufgefangen werden können.
In vorteilhafter Weise kann der Flüssigkeitsabscheider ein Flüssigkeitsreservoir aufweisen, in welchem die an oder durch die AbScheideeinrichtung abgeschiedene und/oder die am Mantel abgeschiedene Flüssigkeit gesammelt wird. Somit kann auf eine kontinuierliche Flüssigkeitsabführung verzichtet werden, da diese im Flüssigkeitsreservoir gesammelt und kontinuierlich abgeführt wird. Die Menge der abgeschiedenen Flüssigkeit lässt sich einfacher überwachen.
Das Flüssigkeitsreservoir kann, insbesondere an einem in Einbaulage des Flüssigkeitsabscheiders unteren Bereich, einen Flüssigkeitsaustritt aufweisen, der optional über ein betätigbares oder ansteuerbares Ventil verfügen kann.
In zweckmäßiger Weise kann das Flüssigkeitsreservoir einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen. Dadurch lassen sich in verschiedenen Lagen/Einbaulagen oder Zuständen annähernd gleiche Füllstände erreichen. Dies begünstigt eine Überwachung der Menge der abgeschiedenen Flüssigkeit. Das Flüssigkeitsreservoir kann optional einen kegelförmigen Querschnitt aufweisen, wobei sich der Querschnitt zur AbScheideeinrichtung hin (radial) erweitert.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann ein Füllstandssensor vorgesehen sein, mittels dem sich der Füllstand der im Flüssigkeitsreservoir aufgefangenen Flüssigkeit bestimmen lässt. Dadurch ist eine Überwachung des Füllstands ermöglicht. Bspw. kann bei Erreichen von einem oder mehreren Füllstandsschwellwerten (minimaler Füllstand und/oder maximaler Füllstand) eine Signalausgabe erfolgen. Alternativ kann eine kontinuierliche Signalabgabe erfolgen. Der Füllstandssensor kann als kapazitiver Sensor ausgebildet sein. Der kapazitive Sensor kann in oder parallel zur Mittellängsrichtung des Flüssigkeitsreservoirs orientiert sein.
In vorteilhafter Weise kann eine Wandung vorgesehen sein, welche das Flüssigkeitsreservoir von dem Gehäuseteil des Flüssigkeitsabscheiders, in dem sich die
AbscheideVorrichtung befindet, abtrennt, wobei die Wandung nach (radial) außen hin ein von der AbScheideeinrichtung wegweisendes Gefälle mit einer oder mehreren randseitigen Öffnungen aufweist. Durch die Wandung kann ein Mitreißen von bereits im Flüssigkeitsreservoir aufgefangener Flüssigkeit durch den Gasstrom weitgehend verhindert werden. Zudem kann die Wandung als "Schwallblech" dienen, welches ein Herausschwappen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir verhindert. Durch das Gefälle kann Flüssigkeit, bspw. von der Ableitrippe kommend, an der Wandung abfließen und durch die randseitigen Öffnungen in das Flüssigkeitsreservoir gelangen. Die Wandung kann einen schalenförmigen oder kegelförmigen Querschnitt aufweisen (nach außen hin abfallend).
Alternativ hierzu kann eine Wandung vorgesehen sein, welche das Flüssigkeitsreservoir von dem Gehäuseteil, in dem sich die AbscheideVorrichtung befindet, abtrennt, wobei die Wandung nach innen hin ein von der AbscheideVorrichtung wegweisendes Gefälle mit einer oder mehreren Öffnungen aufweist. Die Wandung kann einen trichterförmigen Querschnitt aufweisen. Auch mit einer solchen Ausgestaltung kann ein Mitreißen von bereits im Flüssigkeitsreservoir aufgefangener Flüssigkeit durch den Gasstrom weitgehend verhindert werden. Die Wandung kann zudem als "Schwallblech" dienen. Durch das Gefälle kann Flüssigkeit, bspw. von der Ableitrippe kommend, an der Wandung abfließen und durch die Öffnungen in das Flüssigkeitsreservoir gelangen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Gehäuse des Flüssigkeitsabscheiders aus Kunststoff ausgebildet sein. Dadurch lässt sich eine konstruktiv einfache Ausführung mit geringem Gewicht erreichen. Zudem ist eine kostengünstige Fertigung bspw. durch Spritzgießen ermöglicht. Das Gehäuse kann ein Gehäuseteil (Oberteil) aufweisen, in dem die AbScheideeinrichtung angeordnet ist und einen weiteren Gehäuseteil (Unterteil), in welchem das Flüssigkeitsreservoir angeordnet ist. Versuche haben gezeigt, dass das Gewebe für gute Ergebnisse unter einem Winkel zwischen 1-15°, vorzugsweise 1,5° bis 10°, idealerweise 2-4°, zur HauptStrömungsrichtung (Mittellängsrichtung) des Gasstroms in der AbScheideeinrichtung stehen sollte.
Im Rahmen von Versuchen mit einem Luft-Wasser-Gemisch zeigt sich, dass der flüssigkeitsbehaftete Gasstrom (Gas- Flüssigkeits-Gemisch) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von größer als 5 Meter pro Sekunde (>5 m/s), idealerweise von größer als 12 Metern pro Sekunde (>12 m/s), auf das Gewebe treffen sollte, jeweils in Abhängigkeit des gewünschten Abscheidegrades. Eventuell muss die Strömungsgeschwindigkeit bei anderen Gas-Fluid-Gemischen angepasst werden.
Der Abscheidegrad wird sich bei dem erprobten Luft-Wasser- Gemisch ab einer Strömungsgeschwindigkeit von kleiner als 12 Meter pro Sekunde (<12 m/s) verringern. Auch wird der Abscheidegrad sich über 12 Meter pro Sekunde (>12 m/s) nicht mehr wesentlich erhöhen.
Im Rahmen von Versuchen wurden mit einem Winkel von 8° zwischen den Gewebeabschnitten sehr gute Ergebnisse erzielt. Eine Dicke der Gewebefäden bzw. -drähte von 160ym hat sich als vorteilhaft herausgestellt.
Wie zuvor angedeutet, muss das Gas-Flüssigkeits-Gemisch dem Flüssigkeitsabscheider mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit zugeführt werden. Hierfür kann bspw. die Strömungsenergie eines (bspw. in einem Prozess strömenden) Gas-Flüssigkeits-Gemisches genutzt werden. Alternativ oder ergänzend kann das Gas-Flüssigkeits-Gemisch mit einer Pumpe oder Turbine auf die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit gebracht werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente mit identischen BezugsZeichen versehen sind, ggf. jedoch lediglich einmal. Es zeigen:
Fig.1 eine Ausführungsform eines
Flüssigkeitsabscheiders in einer perspektivischen Ansicht;
Fig.2 den Flüssigkeitsabscheider aus Figur 1, wobei das
Gehäuseoberteil aufgeschnitten ist;
Fig.3 den Flüssigkeitsabscheider aus Figur 1, wobei
Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil aufgeschnitten sind;
Fig.4 den Flüssigkeitsabscheider aus Figur 1 in einer vergrößerten Ansicht, wobei das Gehäuseoberteil und der Mantel der AbScheideeinrichtung aufgeschnitten sind;
Fig.5 die AbScheideeinrichtung des
Flüssigkeitsabscheiders aus Figur 1 in einer aufgeschnittenen Ansicht; Fig.6a-c den Flüssigkeitsabscheider in einer perspektivischen Ansicht (Figur 6a), einer Frontansicht (Figur 6b) und einer Seitenansicht (Figur 6c);
Fig.7 das Gehäuseunterteil des Flüssigkeitsabscheiders aus Figur 1 in einer aufgeschnittenen Ansicht.
Figur 1 zeigt einen Flüssigkeitsabscheider zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem strömenden Gas-Flüssigkeits- Gemisch, wobei der Flüssigkeitsabscheider insgesamt mit dem BezugsZeichen 10 bezeichnet ist.
Der Flüssigkeitsabscheider 10 weist einen Eintritt 12 (Gas- Flüssigkeits-Eintritt 12), einen Austritt 14 (Gasaustritt 14) und einen den Eintritt 12 mit dem Austritt 14 verbindenden Strömungspfad 16 auf (Strömungspfad 16 durch die Gesamtheit der Pfeile mit Bezugszeichen 16 veranschaulicht, die vom Eintritt 12 zum Austritt 14 führen; vgl. Figur 2 oder 3).
Der Flüssigkeitsabscheider 10 weist ein Gehäuse 18 auf, an oder in dem die Komponenten des Flüssigkeitsabscheiders 10 angeordnet und ggf. befestigt sind. Das Gehäuse 18 weist einen ersten Gehäuseteil 20 (Gehäuseoberteil 20) auf, in dem eine AbScheideeinrichtung 22 angeordnet ist und einen zweiten Gehäuseteil 24 (Gehäuseunterteil 24), in dem ein Flüssigkeitsreservoir 26 angeordnet ist. Der Strömungspfad 16 beschreibt den Pfad, welchen ein (flüssigkeitsbehafteter) Gasstrom nimmt, wenn dieser als Gas-Flüssigkeits-Gemisch in den Eintritt 12 eingeführt wird, durch die AbScheideeinrichtung 22 hindurchgeführt wird (dort wird Flüssigkeit abgeschieden) und durch den Austritt 14 als (von Flüssigkeit weitestgehend befreiter) Gasstrom nach außen hin abgeführt wird. Der Strömungspfad 16 stellt somit den Pfad einer StrömungsVerbindung dar, die vom Eintritt 12 durch die AbScheideeinrichtung 22 zum Austritt 14 führt. Der Strömungspfad bzw. die StrömungsVerbindung 16 wird nach außen hin durch die Komponenten und Wandungen (nicht separat mit Bezugszeichen versehen) des Flüssigkeitsabscheiders 10 begrenzt.
Am ersten Gehäuseteil 20 sind der Eintritt 12 und der Austritt 14 ausgebildet. Am zweiten Gehäuseteil 24 ist ein Flüssigkeitsaustritt 28 ausgebildet, durch welchen abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 26 abgeführt werden kann. Unabhängig davon kann das Gehäuse 18 aus Kunststoff ausgebildet sein.
Im ersten Gehäuseteil 20 ist die AbScheideeinrichtung 22 angeordnet, die von einem - ebenfalls im ersten Gehäuseteil 20 angeordneten - Mantel 30 nach radial außen umgeben ist (vgl. Fig.2 bis 5).
Die AbScheideeinrichtung 22 weist ein Gehäuse 32 auf, an oder in welchem die Komponenten der AbScheideeinrichtung 22 angeordnet und ggf. befestigt sind. Das Gehäuse 32 weist einen im Querschnitt ringförmigen Anschlussteil 34, einen Gewebehalteteil 36 und eine Ableitrippe 38 auf. Der Anschlussteil 34 dient zum Anschluss der AbScheideeinrichtung 22, bspw. an eine vom Eintritt 12 herführende Rohrleitung. Der Anschlussteil 34 kann gegenüber dem Gewebehalteteil 36 radial erweitert sein.
Im Gewebehalteteil 36 sind Gewebeabschnitte zur Flüssigkeitsabscheidung angeordnet. So weist die AbScheideeinrichtung 22 einen ersten Gewebeabschnitt 40 zur Flüssigkeitsabscheidung auf, durch den der Strömungspfad 16 führt (erster Teilstrom), wobei der erste Gewebeabschnitt 40 relativ zur in der AbScheideeinrichtung 22 herrschenden HauptStrömungsrichtung 42 in einem Winkel von 1° bis 15° angeordnet ist (vgl. Figur 5 und 6). Die
HauptStrömungsrichtung 42 ist entlang oder parallel zur Mittellängsrichtung 44 der AbScheideeinrichtung 22 orientiert.
Zudem weist die AbScheideeinrichtung 22 einen zweiten Gewebeabschnitt 46 zur Flüssigkeitsabscheidung auf, durch den der Strömungspfad 16 führt (zweiter Teilstrom), wobei der zweite Gewebeabschnitt 46 im ersten Gewebeabschnitt 40 gegenüberliegt und mit dem ersten Gewebeabschnitt 40 einen Winkel von 2 bis 30° einschließt. Der erste Gewebeabschnitt 40 und der zweite Gewebeabschnitt 46 sind relativ zur HauptStrömungsrichtung 42 in der AbScheideeinrichtung 22 symmetrisch angeordnet. An der AbScheideeinrichtung 22 wird der flüssigkeitsbehaftete Gasstrom in zwei Teilströme aufgeteilt (erster und zweiter Teilstrom). Die Abscheideeinrichtung 22 weist im Bereich des Gewebehalteteils 36 einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt auf, der stirnseitig jeweils durch eine Stirnwandung 48, 50 verschlossen sind (vgl. Figur 6a bis 6c).
Die Gewebeabschnitte 40, 46 können jeweils als Kunststoffgewebe oder als Metallgewebe ausgebildet sein. Insbesondere bei Ausgestaltung mit einem Metallgewebe kann optional eine Heizeinrichtung vorgesehen sein (nicht dargestellt), mittels der die Gewebeabschnitte 40, 46 jeweils beheizbar sind. Die Heizeinrichtung kann als elektrische Heizeinrichtung ausgebildet sein, vorzugsweise als direkte Heizeinrichtung, bspw. in Form einer WiderStandsheizung, wie oben erläutert.
Optional können die Gewebeabschnitte 40, 46 der AbScheideeinrichtung 22 eine hydrophile Beschichtung aufweisen. Unabhängig davon können die Gewebefäden bzw. -drähte der Gewebeabschnitte 40, 46, welche quer zur in der AbScheideeinrichtung 22 herrschenden HauptStrömungsrichtung 42 orientiert sind, eine größere Dicke aufweisen als die Gewebefäden bzw. -drähte, die, jedenfalls mit einem vektoriellen Anteil, längs zur HauptStrömungsrichtung 42 orientiert sind.
Wie zuvor bereits erläutert, weist die AbScheideeinrichtung 22 ein Gehäuse 32 auf, an oder in dem die Komponenten der AbScheideeinrichtung 22 angeordnet und ggf. befestigt sind. Das Gehäuse 32 kann aus Kunststoff oder Metall ausgebildet sein. Insbesondere bei einem Metallgehäuse 32 kann optional eine Heizeinrichtung vorgesehen sein (nicht gezeigt), mittels der das Gehäuse 32 beheizbar ist. Hierzu kann eine elektrische Heizeinrichtung, bspw. in Form einer direkten Heizeinrichtung vorgesehen sein, wie oben erläutert.
Der Mantel 30 weist eine zumindest großenteils oder vollständig umlaufende Gewebelage 52 aus Metallgewebe oder Kunststoffgewebe auf. Die Gewebelage 52 ist an einem Rahmen 54 des Mantels 30 befestigt bzw. wird durch diesen gehalten. Insbesondere bei einer Gewebelage 52 aus Metallgewebe kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, mittels der die Gewebelage 52 beheizbar ist. Hierzu kann eine elektrische Heizeinrichtung, bspw. in Form einer direkten Heizung vorgesehen sein, wie oben erläutert.
Die Gewebelage 52 kann eine hydrophobe Beschichtung aufweisen. Unabhängig davon kann die Maschenweite der Gewebelage 52 des Mantels 30 geringer sein als die Maschenweite der Gewebeabschnitte 40, 46.
Wie zuvor bereits angedeutet, weist der Flüssigkeitsabscheider 10 im zweiten Gehäuseteil 24 (Gehäuseunterteil 24) ein Flüssigkeitsreservoir 26 auf, in dem an oder durch die AbScheideeinrichtung 22 und/oder den Mantel 30 abgeschiedene Flüssigkeit aufgefangen wird. Die aufgefangene Flüssigkeit kann durch die
Flüssigkeitsabführung 28 intermittierend abgeführt werden, bspw. durch Betätigung eines ggf. an oder in der Flüssigkeitsabführung 28 angebrachten Ventils.
Das Flüssigkeitsreservoir 26 weist einen rotationssymmetrischen Querschnitt auf. So erweitert sich der Querschnitt des zweiten Gehäuseteils 24 zur AbScheideeinrichtung 22 hin in radialer Richtung.
Weiter ist ein optionaler Füllstandssensor 56 vorgesehen, mittels dem sich der Füllstand der im Flüssigkeitsreservoir 26 aufgefangenen Flüssigkeit bestimmen lässt. Eine Überwachung des Füllstandes bzw. von Schwellwerten des Füllstandes ist ermöglicht. Der Füllstandssensor 56 ist als kapazitiver Sensor ausgebildet und entlang der Mittellängsrichtung 58 des Flüssigkeitsreservoirs 26 orientiert.
Weiter ist eine Wandung 60 vorgesehen, welche das Flüssigkeitsreservoir 26 von dem ersten Gehäuseteil 20, in dem sich die AbscheideVorrichtung 22 befindet, abtrennt.
Die Wandung 60 weist nach (radial) außen hin ein von der AbscheideVorrichtung 22 wegweisendes Gefälle mit einer oder mehreren randseitigen Öffnungen 62 auf.
Die Ableitrippe 38 kann an die Wandung 60 führen oder in die Wandung 60 münden. Dadurch kann an der
AbScheideeinrichtung 22 abgeschiedene Flüssigkeit über die Ableitrippe 38 auf die Wandung 60 fließen. Dort gelangt die Flüssigkeit durch das Gefälle an der Wandung 60 zu den Öffnungen 62, wo die Flüssigkeit in das Flüssigkeitsreservoir 26 abfließen kann.
Das Gehäuse des Flüssigkeitsabscheiders 10, d.h. der erste Gehäuseteil 20 und der zweite Gehäuseteil 24, können aus Kunststoff ausgebildet sein.
Der Flüssigkeitsabscheider 10 arbeitet folgendermaßen:
Durch den Eintritt 12 wird ein strömendes Gas-Flüssigkeits- Gemisch (flüssigkeitsbehafteter Gasstrom) in den Flüssigkeitsabscheider 10 eingebracht. Mittels einer Rohrführung (ohne BezugsZeichen) wird das Gas-Flüssigkeits- Gemisch in die AbScheideeinrichtung 22 geführt, wo die eigentliche Abscheidung von Flüssigkeit stattfindet. Hierzu wird das Gas-Flüssigkeits-Gemisch durch die Gewebeabschnitte 40, 46 geführt, wobei Flüssigkeit an den Gewebeabschnitten 40, 46 zurückbleibt und der (ggf. noch teilweise flüssigkeitsbehaftete) Gasstrom die Gewebeabschnitte 40, 46 passiert. Dabei erfolgt eine Aufteilung des Gasstroms in zwei Teilströme, wie oben beschrieben.
Anschließend wird der (ggf. noch teilweise flüssigkeitsbehaftete) Gasstrom durch die Gewebelage 52 des Mantels 30 geführt, wobei ggf. nochmals Flüssigkeit abgeschieden wird. Der Gasstrom passiert die Gewebelage 52 und gelangt dann entlang des Strömungspfades 16 durch den Austritt 14 aus dem Flüssigkeitsabscheider 10. Die an den Gewebeabschnitten 40, 46 abgeschiedene Flüssigkeit fließt, bspw. schwerkraftbedingt, über die Ableitrippe 38 zur Wandung 60. An der Gewebelage 52 abgeschiedene Flüssigkeit gelangt, bspw. schwerkraftbedingt, ebenfalls zur Wandung 60.
Durch das an der Wandung 60 vorhandene Gefälle gelangt die Flüssigkeit zu den Öffnungen 62, von wo diese in das Flüssigkeitsreservoir 26 abfließen kann. Über die Flüssigkeitsabführung 28 kann abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 26 abgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Flüssigkeitsabscheider (10) zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch, mit einem Eintritt (12), einem Austritt (14), einem den Eintritt (12) mit dem Austritt (14) verbindenden Strömungspfad (16) und mindestens einer im Strömungspfad (16) angeordneten AbScheideeinrichtung (22), dadurch gekennzeichnet, dass die
AbScheideeinrichtung (22) einen Gewebeabschnitt (40) zur Flüssigkeitsabscheidung aufweist, durch den der Strömungspfad (16) führt, wobei der Gewebeabschnitt (40) relativ zur HauptStrömungsrichtung (42) in der AbScheideeinrichtung (22) in einem Winkel von 1° bis 15° angeordnet ist.
2. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die AbScheideeinrichtung (22) einen zweiten Gewebeabschnitt (46) zur Flüssigkeitsabscheidung aufweist, durch den der Strömungspfad (16) führt, wobei der zweite Gewebeabschnitt (46) dem ersten Gewebeabschnitt (40) gegenüberliegt und mit dem ersten Gewebeabschnitt (40) einen Winkel von 2° bis 30° einschließt.
3. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gewebeabschnitt (40) und der zweite Gewebeabschnitt (46) relativ zur HauptStrömungsrichtung (42) in der
AbScheideeinrichtung (22) symmetrisch angeordnet sind. 4. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Gewebeabschnitte (40, 46) jeweils als Metallgewebe ausgebildet ist, wobei vorzugsweise eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels der der oder die Gewebeabschnitte (40, 46) beheizbar ist bzw. sind.
5. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Gewebeabschnitte (40, 46) jeweils als Kunststoffgewebe ausgebildet ist bzw. sind.
6. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Gewebeabschnitte (40, 46) eine hydrophile Beschichtung aufweisen.
7. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebefäden bzw. -drahte von dem oder den Gewebeabschnitten (40, 46), welche quer zur in der AbScheideeinrichtung (22) herrschenden HauptStrömungsrichtung (42) orientiert sind, eine größere Dicke aufweisen als die längs zur HauptStrömungsrichtung (42) orientierten Gewebefäden bzw. -drähte.
8. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die AbScheideeinrichtung (22) ein Gehäuse (32) aufweist, an oder in welchem die Komponenten der AbScheideeinrichtung (22) befestigt sind, wobei das Gehäuse (32) aus Kunststoff oder Metall ausgebildet ist.
9. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels der das Gehäuse (32) beheizbar ist.
10. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (32) der
AbScheideeinrichtung (22) eine Ableitrippe (38) oder einen Ableitkanal aufweist.
11. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der AbScheideeinrichtung (22) ein Mantel (30) vorgesehen ist, der die AbScheideeinrichtung (22) nach außen hin umgibt, wobei der Mantel (30) eine, vorzugsweise umlaufende, Gewebelage (52) aus Metallgewebe oder Kunststoffgewebe aufweist.
12. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Gewebelage (52) beheizbar ist.
13. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebelage (52) eine hydrophobe Beschichtung aufweist.
14. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschenweite der Gewebelage (52) des Mantels (30) geringer ist als die Maschenweite des oder der Gewebeabschnitte (40, 46) der Abscheideeinrichtung (22).
15. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (10) ein
Flüssigkeitsreservoir (26) aufweist, in welchem die an der AbScheideeinrichtung (22) abgeschiedene Flüssigkeit gesammelt wird.
16. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir (26) einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist.
17. Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstandssensor (56) vorgesehen ist, mittels dem der Füllstand der im Flüssigkeitsreservoir (26) aufgefangenen Flüssigkeit bestimmbar ist.
18. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung
(60) vorgesehen ist, welche das Flüssigkeitsreservoir (26) von dem Gehäuseteil (20), in dem sich die AbscheideVorrichtung (22) befindet, abtrennt, wobei die Wandung (60) nach außen hin ein von der AbscheideVorrichtung (22) wegweisendes Gefälle mit einer oder mehreren randseitigen Öffnungen (62) aufweist.
19. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung vorgesehen ist, welche das Flüssigkeitsreservoir (26) von dem Gehäuseteil (20), in dem sich die AbscheideVorrichtung (22) befindet, abtrennt, wobei die Wandung nach innen hin ein von der AbscheideVorrichtung (22) wegweisendes Gefälle mit einer oder mehreren Öffnungen aufweist.
20. Flüssigkeitsabscheider (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) des Flüssigkeitsabscheiders (10) aus Kunststoff ausgebildet ist.
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