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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung von flüssigen Partikeln
aus einem Gasstrom.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der
DE 195 02 529 A1 bekannt. Diese Vorrichtung
wird insbesondere zur Entfernung von Kühlschmiermittelnebeln in Gasströmen eingesetzt.
Die Vorrichtung umfasst einen Koaleszierer, in welchem die abzuscheidenden flüssigen Partikel
in ihrem Volumen vergrößert werden.
Hierzu sind Benetzungs- und Reinigungsdüsen vorgesehen, mit welchen
dem Koaleszierer eine Flüssigkeit
zugeführt
wird, welche mit den abzuscheidenden Partikeln übereinstimmt. In einem an den
Koaleszierer folgenden Tropfenabscheider erfolgt dann die Abscheidung
der im Volumen vergrößerten Partikel.
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Tropfenabscheider
dieser Art sind typischerweise als Demister ausgebildet. Diese Demister
weisen Einsätze
aus Metall oder Kunststoff auf, in welchen die flüssigen Partikel
abgeschieden werden.
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Nachteilig
bei derartigen Tropfenabscheidern ist, dass der Abscheidegrad der
verwendeten Demister begrenzt ist. Insbesondere bereitet die Abscheidung
sehr kleiner Flüssigkeitstropfen
Schwierigkeiten. Zusatzeinheiten wie der genannte Koaleszierer führen zwar
zu einer Erhöhung
des Abscheidegrades, bedingen gleichzeitig jedoch einen unerwünscht hohen
konstruktiven Aufwand.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art bereitzustellen, mittels derer eine kostengünstige und gleichzeitig
effiziente Abscheidung von flüssigen
Partikeln ermöglicht
wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
dient zur Abscheidung von flüssigen
Partikeln aus einem Gasstrom und weist wenigstens ein Filterelement,
bestehend aus einem Abstandsgestrick, auf.
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Durch
den Einsatz der textilen Abstandsgewirke oder Abstandsgestricke
als Filterelemente kann ohne separate Zusatzeinheiten ein hoher
Abscheidegrad bei der Abscheidung von flüssigen Partikeln erzielt werden.
Dabei ist zudem vorteilhaft, dass die Abstandsgewirke und Abstandsgestricke zur
Ausbildung sehr kostengünstig
herstellbar sind.
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Durch
geeignete Herstellungsverfahren zur Herstellung der Abstandsgewirke
und Abstandsgestricke, insbesondere den Einsatz geeigneter Kettwirkprozesse,
können
diese eine sehr dichte, engmaschige Struktur aufweisen, wodurch
die Abscheidewirkung gegenüber
herkömmlichen
Filterelementen wie Demistern erheblich verbessert ist.
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Die
Abstandsgewirke und Abstandsgestricke weisen eine dreidimensionale
Struktur auf. Diese Struktur weist generell zwei beabstandete dichtmaschige
textile Flächensegmente
auf, die durch eine grobmaschige Zwischenschicht verbunden sind.
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Während wenigstens
eines der Flächensegmente
dieser Struktur eine Filterschicht bildet, an der die flüssigen Partikel
abgeschieden werden, kann die Zwischenschicht als Drainageschicht
genutzt werden, in welcher vorzugsweise allein bedingt durch die Schwerkraft
die gesammelten flüssigen
Partikel abfließen
können.
Dadurch kann ohne weitere Hilfsmittel ein Voll-Laufen des Filterelements
während
des Abscheideprozesses vermieden werden. Zur Ausnutzung des Drainageeffekts
braucht das Filterelement mit dem Abstandsgewirk oder Abstandsgestrick
lediglich im Wesentlichen in vertikaler Richtung ausgerichtet werden,
so dass infolge der Schwerkraft die flüssigen Partikel über die
Zwischenschicht effizient aus dem Filterelement ausgeführt werden.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass
die textilen Strukturen der Abstandsgewirke und der Abstandsgestricke
leicht verformt werden können.
Zur Ausbildung der Filterelemente können diese somit einfach an
die jeweiligen räumlichen
Gegebenheiten angepasst werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass
durch deren Verformbarkeit auch dichtgepackte Filterstrukturen unterschiedlicher Geometrien
mit den Abstandsgewirken und Abstandsgestricken hergestellt werden
können.
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Alternativ
oder zusätzlich
sind auch Mehrfachanordnungen von Filterelementen möglich, wobei
diese in Strömungsrichtung
des Gasstroms hintereinander angeordnet sein können, wodurch eine mehrstufige
Filterung des Gasstroms ermöglicht wird.
Zweckmäßigerweise
weist hierbei das erste Filterelement die größten Porengrößen auf,
worauf die nachfolgenden Filterelemente immer kleinere Porengrößen aufweisen.
Dadurch werden bei der mehrstufigen Filterung immer feinere flüssige Partikel
aus dem Gasstrom abgeschieden, wodurch ein sehr hoher Abscheidegrad
erzielt werden kann. Die Porengrößen der
Filterelemente können
dabei durch die Maschenweiten der Abstandsgewirke beziehungsweise
Abstandsgestricke einfach und exakt vorgegeben werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
in die Abstandsgewirke oder Abstandsgestricke leitfähige Fäden eingearbeitet,
welche bevorzugt leitfähige
Gitterstrukturen bilden. Mit diesen Gitterstrukturen kann der Abscheidegrad
bei der Abscheidung von flüssigen
Partikeln erheblich verbessert werden.
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Für den Fall,
dass in dem abzureinigenden Gasstrom elektrisch geladene flüssige Partikel
enthalten sind, kann der Abscheidegrad eines Filterelements auf
einfache Weise dadurch erhöht
werden, dass an die elektrisch leitfähige Gitter struktur im Abstandsgewirk
oder Abstandsgestrick eine Spannung angelegt wird, wodurch ein elektrisches
Feld erzeugt wird, welches zu einer erhöhten Abscheidung der geladenen
Partikel führt.
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Für den Fall,
dass in dem abzureinigenden Gasstrom ungeladene Partikel enthalten
sind, können
diese in einer Ionisationseinheit, die dem Filterelement vorgeordnet
ist ionisiert werden. Die so geladenen Partikel können dann
wiederum durch Anlagen einer Spannung an die leitfähige Gitterstruktur des
Abstandsgewirks oder Abstandsgestricks effizient abgeschieden werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann zur Abscheidung verschiedenartiger flüssiger Partikel eingesetzt
werden. Besonders vorteilhaft wird die Vorrichtung zur Abscheidung
von Ölnebeln
in Gasströmen
eingesetzt.
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Die
Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1:
Schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
zur Abscheidung von flüssigen
Partikeln aus einem Gasstrom.
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2: Abstandsgewirk zur Ausbildung eines Filterelements
für die
Vorrichtung gemäß 1
- a) in einer perspektivischen Darstellung,
- b) in einer Querschnittsdarstellung.
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3:
Zweites Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Abscheidung von flüssigen Partikeln aus einem
Gasstrom.
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4:
Drittes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Abscheidung von flüssigen Partikeln aus einem
Gasstrom.
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1 zeigt
schematisch eine Vorrichtung 1 zur Abscheidung von flüssigen Partikeln
aus einem Gasstrom. Ein abzureinigender Luftstrom 2, der
abzureinigende flüssige
Partikel, im vorliegenden Fall Ölpartikel
enthält,
wird beispielsweise aus dem Arbeitsbereich einer metallbearbeitenden
Maschine, in welcher Öl
als Schmier- oder Kühlmittel
eingesetzt wird, abgesaugt und über
Leitungen 3 eines Leitungssystems einer Filtereinheit zugeführt, die
im vorliegenden Fall ein Filterelement 4 aufweist. Der abgereinigte
Luftstrom 5 wird über
weitere Leitungen 6 des Leitungssystems aus der Filtereinheit
ausgeführt.
Die im Filterelement 4 abgeschiedene Flüssigkeit 7 wird aus
diesem ausgeleitet und gesammelt.
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Das
Filterelement 4 der Vorrichtung 1 gemäß 1 besteht
aus einem textilen Abstandsgewirk 8, dessen Struktur in
den 2a und 2b schematisch
dargestellt ist. Das Abstandsgewirk 8 bildet eine dreidimensionale
textile Struktur mit zwei von jeweils einer engmaschigen Gewirkeseite
gebildeten textilen Flächensegmenten 9,
die in Abstand gegenüberliegend über Verbindungsfäden 10 verbunden
sind. Die Verbindungsfäden 10 bilden
eine grobmaschige Zwischenschicht 11 zwischen den Flächensegmenten 9. Hierzu
verlaufen die Verbindungsfäden 10 in
großen Abständen zueinander,
so dass zwischen diesen Hohlräume
verbleiben, die signifikant größer sind
als die Maschenweiten an den Gewirkeseiten. Auf diese Weise wird
eine stark anisotrope Struktur des Abstandsgewirks 8 erhalten.
Während
die Gewirkeseiten sehr dichte Flächensegmente 9 bilden,
bildet die Zwischenschicht 11 eine Hohlraumstruktur die
dennoch eine gewisse Streifigkeit aufweist. Bevorzugt erfolgt die
Herstellung des Abstandsgewirks 8 mit einem Kettwirkautomaten.
Das Abstandsgewirk 8 zur Bildung des Filterelements 4 der
Vorrichtung 1 gemäß 1 besteht
dabei bevorzugt aus Polypropylen, Polyester, Polyamid oder aus Mischungen
hiervon.
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Anstelle
eines Abstandsgewirks 8 kann zur Ausbildung eines Filterelements 4 generell
auch ein Abstandsgestrick eingesetzt werden. Der Aufbau des Abstandsgestricks
entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Abstandsgewirks 8 gemäß den 2a und 2b,
wobei die Gewirkeseiten zur Ausbildung der Flächensegmente 9 durch
Gestrickseiten ersetzt sind.
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Ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit wird im Folgenden allein auf aus Abstandsgewirken 8 bestehenden
Filterelementen 4 Bezug genommen.
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Das
Filterelement 4 der Vorrichtung 1 gemäß 1 ist
mit einer nicht dargestellten Halterung in einer vertikalen Ebene
verlaufend fixiert und wird in dieser Position von dem abzureinigenden
Luftstrom 2 angeströmt.
In den Flächensegmenten 9,
insbesondere in dem abzureinigenden Luftstrom 2 zugewandten
Flächensegmenten 9 des
Abstandsgewirks 8, erfolgt die Abscheidung der flüssigen Partikel.
Durch eine geeignete Wahl der Maschenweiten der Flächensegmente 9 kann
der Abscheidegrad in einem bestimmten Rahmen vorgegeben werden.
Die Zwischenschicht 11 des Abstandsgewirks 8 dient
als Drainageschicht. Die bei der Abscheidung im Abstandsgewirk 8 gesammelte
Flüssigkeit 7 kann
in dieser Drainageschicht bedingt durch die Schwerkraft über den
unteren Rand des Abstandsgewirks 8 ausfließen und
anschließend
gesammelt werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist das
das Filterelement 4 bildende Abstandsgewirk 8 in einer
vertikalen Ebene angeordnet. Infolge der flexiblen Struktur des
Abstandsgewirks 8 kann diese bei Bedarf verformt werden
und so an die jeweilige Geometrie der Vorrichtung 1, insbesondere
an den abzureinigenden Luftstrom 2 angepasst werden.
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3 zeigt
eine Erweiterung der Vorrichtung 1 gemäß 1 dahingehend,
dass das Filterelement 4 mehrere im abzureinigenden Luftstrom 2 hintereinander
angeordnete Abstandsgewirke 8, 8', 8'' aufweist.
Im vorliegenden Fall sind drei Abstandsgewirke 8, 8', 8'' vorgesehen. Dabei weist das in
Strömrichtung des
Luftstroms 2 erste Abstandsgewirk 8 Flächensegmente 9 mit
relativ großen
Maschenweiten, das mittlere Abstandsgewirk 8' Flächensegmente 9 mit
mittleren Maschenweiten und das letzte Abstandsgewirk 8'' Flächensegmente 9 mit
kleinen Maschenweiten auf. Auf diese Weise bildet das Filterelement 4 eine
kaskadierte Filterstufe, bei welchem im ersten Abstandsgewirk 8 flüssige Partikel
mit größeren Durchmessern
abgeschieden werden. Anschließend
werden im mittleren Abstandsgewirk 8' flüssige Partikel mit kleineren
Durchmessern abgeschieden. Schließlich werden im letzten Abstandsgewirk 8'' flüssige Partikel mit kleinsten
Durchmessern abgeschieden. Mit dieser Mehrfachanordnung der Abstandsgewirke 8, 8', 8'' im Filterelement 4 wird
der Abscheidegrad der Vorrichtung 1 erheblich erhöht.
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4 zeigt
eine Vorrichtung 1 mit einem Filterelement 4,
welches ein Abstandsgewirk 8 mit elektrisch leitfähigen Fäden aufweist.
Der Begriff Fäden umfasst
generell auch Garne und Filamente, die zumindest teilweise aus leitfähigen Materialien,
insbesondere Metallen bestehen. Bevorzugt bestehen die leitfähigen Fäden aus
Silber. Die leitfähigen
Fäden werden
bei dem Wirkvorgang, der mit einem Kettwirkautomaten durchgeführt wird,
in die ansonsten nichtleitfähige
Struktur des Abstandsgewirks 8 mit eingearbeitet. Besonders
vorteilhaft bilden die leitfähigen
Fäden Gitterstrukturen
in den Flächensegmenten 9 und/oder
in der Zwischenschicht 11 des Abstandsgewirks 8.
Die nicht leitfähige
Struktur des Abstandsgewirks 8 besteht wiederum bevorzugt
aus Polypropylen, Polyester, Polyamid oder Mischungen hiervon.
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Die
Vorrichtung 1 gemäß 4 umfasst
zudem eine dem Filterelement 4 vorgeordnete Ionisationseinheit 12,
in welcher die ursprünglich
nicht geladenen flüssigen
Partikel im abzureinigenden Luftstrom 2 ionisiert werden.
Die Ionisationseinheit 12 besteht in bekannter Weise aus
einer Anordnung von Elektroden und Gegenelektroden.
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Die
in der Ionisationseinheit ionisierten, flüssigen Partikel werden in den
abzureinigenden Luftstrom 2 dem Filterelement 4 mit
dem Abstandsgewirk 8 zuge führt. An die leitfähige Struktur
des Abstandsgewirks 8 ist eine Spannung angelegt, so dass
innerhalb des Abstandsgewirks 8 ein elektrisches Feld erzeugt
wird, welches zu einer erhöhten
Abscheidung der ionisierten Partikel führt. Generell kann die leitfähige Struktur
des Abstandsgewirks 8 auch lediglich an Masse angeschlossen
sein, um ein Abfließen
der elektrischen Ladungen in dem Abstandsgewirk 8 zu gewährleisten.
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Für den Fall,
dass in dem abzureinigenden Luftstrom 2 bereits elektrisch
geladene flüssige
Partikel enthalten sind, kann bei der Vorrichtung 1 gemäß 4 auf
die Ionisationseinheit verzichtet werden. In diesem Fall werden
die im abzureinigenden Luftstrom 2 enthaltenen geladenen
Partikel direkt dem Filterelement 4 mit dem die elektrisch
leitfähigen Strukturen
aufweisenden Abstandsgewirk 8 zugeführt.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Luftstrom
- 3
- Leitungen
- 4
- Filterelement
- 5
- Luftstrom
- 6
- Leitungen
- 7
- Flüssigkeit
- 8
- Abstandsgewirk
- 8'
- Abstandsgewirk
- 8''
- Abstandsgewirk
- 9
- Flächensegment
- 10
- Verbindungsfaden
- 11
- Zwischenschicht
- 12
- Ionisationseinheit