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Dokumentenidentifikation DE102007007725B3 10.01.2008
Titel Kondensatabscheider
Anmelder FESTO AG & Co., 73734 Esslingen, DE
Erfinder Sonn, Michael, 73278 Schlierbach, DE;
Decker, Andreas, 73730 Esslingen, DE
Vertreter Patentanwälte Magenbauer & Kollegen, 73730 Esslingen
DE-Anmeldedatum 16.02.2007
DE-Aktenzeichen 102007007725
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse B01D 53/00(2006.01)A, F, I, 20070216, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01D 45/16(2006.01)A, L, I, 20070216, B, H, DE   B01D 45/12(2006.01)A, L, I, 20070216, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird ein Kondensatabscheider für gasförmiges Druckmedium vorgeschlagen, bei dem in einem Abscheidebehälter (5) gemeinsam eine Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) und eine Drallabscheideeinrichtung (33) angeordnet sind, die von dem zu entfeuchtenden Druckmedium nacheinander durchströmt werden. Somit ergibt sich eine sehr gute Kondensatabscheidewirkung innerhalb einer großen Bandbreite von Strömungsgeschwindigkeiten des Druckmediums.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Kondensatabscheider für gasförmiges Druckmedium, mit einem Einlass und einem Auslass, die jeweils mit dem Behälter-Innenraum eines Abscheidebehälters verbunden sind, in dem im Strömungsweg des von dem Einlass zu dem Auslass strömenden Druckmediums angeordnete Kondensat-Abscheidemittel angeordnet sind, die eine Drallabscheideeinrichtung enthalten.

Ein solcher Kondensatabscheider ist gemäß EP 1 586 363 A1 mit einem Kondensatfilter kombiniert, wobei eine im Abscheidebehälter angeordnete Drallabscheideeinrichtung eine auf einem Fliehkraftprinzip basierende Kondensatabscheidung vornimmt und eine vorgelagerte Filteranordnung die Luft von sonstigen Verunreinigungen säubert. Das abgeschiedene Kondensat sammelt sich unten im Behälter-Innenraum an und kann von dort mittels einer Kondensatablasseinrichtung abgeführt werden.

In der Drallabscheideeinrichtung erfolgt das Abscheiden des Kondensates durch die auf die flüssigen Partikel einwirkenden Fliehkräfte, wenn das gasförmige Druckmedium, insbesondere Druckluft, von der Drallabscheideeinrichtung in Rotation versetzt wird. Das träge und relativ schwere Kondensat kann dem Gasweg nicht folgen und prallt an die Behälterwand, wo es nach unten abläuft. Der kondensatfreie Gasstrom verlässt den Abscheidebehälter über den Auslass.

Derartige Kondensatabscheider erfordern für eine zuverlässige Funktion relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten des von Flüssigkeitsanteilen zu befreienden Druckmediums. Nur bei hohen Geschwindigkeiten und mithin hohen Durchflusswerten des Druckmediums baut sich eine ausreichend hohe Zentrifugalkraft auf, um die Flüssigkeitspartikel aus der Luftbahn zu werfen.

Für Anwendungsfälle mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten beziehungsweise geringen Durchflusswerten greift man daher in der Regel auf Abscheideverfahren zurück, die nach dem Koaleszenzprinzip arbeiten. Entsprechende, der Anmelderin bekannte Abscheider, zu denen allerdings keine druckschriftlichen Nachweise vorliegen, enthalten eine Koaleszenzwand mit einem Aufbau, der ein Koaleszieren der Flüssigkeit hervorruft, wenn sie von dem gasförmigen Druckmedium durchströmt wird. Kleinste Flüssigkeitspartikel und Tröpfchen schließen sich zu immer größer werdenden Tropfen zusammen, die mit der Gasströmung durch die Koaleszenzwand hindurchgepresst werden, um schließlich zu koaleszieren, also einen Flüssigkeitsfilm zu bilden, der dann nach unten abfließt. Dieses Verfahren arbeitet allerdings bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten nur sehr eingeschränkt. Um es dennoch etwas universeller einsetzen zu können, sieht man in der Regel verhältnismäßig große Oberflächen der durchströmten Koaleszenzwand vor, um so den Strömungsquerschnitt und mithin die Strömungsgeschwindigkeit herabzusetzen. Die Folge sind allerdings größere Abmessungen des Abscheiders, sodass die Integration in modulare, zur Aufbereitung von Druckluft eingesetzte Wartungseinheiten problematisch ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die auch bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten eine zuverlässige Kondensatabscheidung aus einem gasförmigen Druckmedium gestatten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kondensatabscheider der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Kondensat-Abscheidemittel zusätzlich zu der Drallabscheideeinrichtung eine bezogen auf die Strömungsrichtung des Druckmediums mit der Drallabscheideeinrichtung in Reihe geschaltete Koaleszenzabscheideeinrichtung enthalten.

Der Abscheidebehälter des Kondensatabscheiders beinhaltet somit in seinem Behälter-Innenraum beide Arten der geschilderten Abscheideeinrichtungen. Diese sind funktionell in Reihe geschaltet, werden von dem gasförmigen Druckmedium also nacheinander durchströmt, wobei in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit in der Regel entweder die Drallabscheideeinrichtung – bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten – oder die Koaleszenzabscheideeinrichtung – bei geringeren Strömungsgeschwindigkeiten – maßgeblich wirksam ist. Stets können jedoch beide Abscheideeinrichtungen gleichzeitig mehr oder weniger intensiv wirksam sein. Mit ein und demselben Kondensatabscheider kann somit ein sehr großes Geschwindigkeitsspektrum des Druckmediums mit hoher Abscheidungs-Wirksamkeit abgedeckt werden. Da beide Abscheideeinrichtungen in ein und demselben Abscheidebehälter untergebracht sind, erweist sich die Installation vor Ort als sehr einfach, ebenso wie das Entleeren des angesammelten Kondensates aus dem zur Aufnahme des Kondensates beider Abscheideeinrichtungen zuständigen Behälter-Innenraum.

Bei der Funktion der kombinierten Kondensat-Abscheidemittel ist sogar noch ein vorteilhafter Zusatzeffekt festzustellen, wenn die Koaleszenzabscheideeinrichtung bezogen auf die Strömungsrichtung des Druckmediums vor der Drallabscheideeinrichtung installiert ist. Die Koaleszenzabscheideeinrichtung trägt dann, vor allem bei mittleren Durchflusswerten, dazu bei, dass sich die feinen flüssigen Partikel zu kleineren Wassertröpfchen zusammenschließen, sodass sie ein höheres Gewicht bekommen und deshalb in der nachgeordneten Drallabscheideeinrichtung leichter abgeschieden werden. Innerhalb einer relativ großen Bandbreite zwischen sehr hohen und sehr geringen Strömungsraten arbeitet ein derart ausgestatteter Kondensatabscheider daher besonders effektiv.

Da bei der Realisierung des Kondensatabscheiders wegen der vorhandenen Drallabscheideeinrichtung nicht mehr der Zwang besteht, für die Koaleszenzabscheideeinrichtung große Strömungsquerschnitte zur Verfügung zu stellen, kann der Kondensatabscheider insgesamt sehr kompakt ausgelegt werden und eignet sich daher problemlos zur Integration in Wartungseinheiten üblicher, standardmäßiger Abmessungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Wie schon erwähnt, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Koaleszenzabscheideeinrichtung der Drallabscheideeinrichtung vorgeschaltet ist. Gleichwohl wäre prinzipiell auch eine umgekehrte Reihenfolge möglich.

Die Koaleszenzabscheideeinrichtung enthält zweckmäßigerweise einen Innenraum, wobei sie insbesondere derart angeordnet ist, dass sie von dem Druckmedium von innen nach außen durchströmt wird. Bevorzugt befindet sich der Innenraum in einem als Hohlkörper ausgebildeten Koaleszenzelement, das eine den Innenraum umschließende, beim Hindurchströmen des Druckmediums das Koaleszieren der Flüssigkeit hervorrufenden Koaleszenzwand umschlossen ist. Diese ist vorzugsweise zylindrisch gestaltet. Bevorzugt umfasst sie ein poröses und/oder faseriges Material, das den Koaleszenzvorgang maßgeblich hervorruft. Dieses Material kann in einer Metallgitterstruktur aufgenommen sein.

Vorteilhaft ist ferner eine Weiterbildung, bei der die Drallabscheideeinrichtung und die Koaleszenzabscheideeinrichtung zu einer Abscheide-Baueinheit zusammengefasst sind. Dies eröffnet insbesondere die Möglichkeit, auf einfache Weise eine gemeinsame Montage der beiden Abscheideeinrichtungen vorzunehmen. Auch die zur Fixierung im Kondensatabscheider erforderlichen Maßnahmen vereinfachen sich dadurch.

Es ist gleichwohl zweckmäßig, wenn die beiden Abscheideeinrichtungen innerhalb der Abscheide-Baueinheit lösbar aneinander befestigt sind. Ist beispielsweise die Koaleszenzabscheideeinrichtung stark verschmutzt, kann sie dadurch problemlos ausgetauscht werden, während man die Drallabscheideeinrichtung weiter verwendet.

Eine schlanke Bauweise des Kondensatabscheiders wird begünstigt, wenn die beiden Abscheideeinrichtungen koaxial aufeinanderfolgend angeordnet sind. Hierbei kann insbesondere eine dahingehende Ausrichtung getroffen sein, dass sich die Längsachse der Anordnung quer und insbesondere rechtwinkelig zu einer zwischen Einlass und Auslass verlaufenden gedachten Verbindungsachse erstreckt. Dies begünstigt vor allem die Integration als Kondensatabscheidemodul in eine modular aufgebaute, zur Druckluftaufbereitung einsetzbare Wartungseinheit, die noch weitere Wartungsmodule aufweist, beispielsweise ein Filtermodul und/oder ein Druckregelmodul, die untereinander verbindbar sind. Die durch die Aneinanderreihung der Abscheideeinrichtungen hervorgerufene längere Bauweise wirkt sich hierbei nicht nachteilig auf das Rastermaß der modularen Wartungseinheit aus.

Bevorzugt verfügt der Kondensatabscheider über einen den Einlass und den Auslass aufweisenden Gerätekopf, an dem der bevorzugt becherförmige Abscheidebehälter lösbar angebracht ist und der zweckmäßigerweise auch die beiden Abscheideeinrichtungen trägt. Sind diese zu einer Abscheide-Baueinheit zusammengefasst, können sie insbesondere frei tragend in den Behälter-Innenraum hineinragen.

Enthält die Koaleszenzabscheideeinrichtung eine einen Innenraum umschließende Koaleszenzwand, die im Betrieb des Kondensatabscheiders von innen nach außen von dem Druckmedium durchströmt wird, ist es vorteilhaft, wenn das Druckmedium nach Beendigung des oder der Abscheidevorgänge durch den Innenraum hindurch zum Auslass geleitet wird. Hierzu enthält die Koaleszenzabscheideeinrichtung zweckmäßigerweise ein den Innenraum durchsetzendes Rückströmrohr, sodass einströmendes und ausströmendes Druckmedium voneinander getrennt bleiben und eine kompakte Anordnung möglich ist.

Durch das Rückströmrohr gelangt das Druckmedium zweckmäßigerweise auch dann zum Auslass, wenn sich an die Koaleszenzabscheideeinrichtung eine Drallabscheideeinrichtung anschließt. Hierbei gelangt das Druckmedium durch die Drallabscheideeinrichtung hindurch in das Rückströmrohr.

Um einen ungehinderten Kondensatabfluss in den unteren Bereich des Abscheidebehälters zu ermöglichen und gleichzeitig zu verhindern, dass das gasförmige Druckmedium mit dem abgeschiedenen Kondensat in Berührung kommt, ist in den Behälter-Innenraum des Abscheidebehälters zweckmäßigerweise ein flüssigkeitsdurchlässiger Trennteller eingesetzt, durch den der Behälter-Innenraum in einen die beiden Abscheideeinrichtungen enthaltenden oberen Abscheideraum und einen unteren Kondensatsammelraum unterteilt ist. Der Trennteller kann als separates Element eingesetzt sein, beispielsweise durch Verrasten.

Bevorzugt ist an dem Abscheidebehälter unten eine Kondensatablasseinrichtung angeordnet, die je nach Ausgestaltung entweder durch manuelle Betätigung oder füllstandsabhängig selbsttätig eine Entnahme des angesammelten Kondensates ermöglicht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte erste Bauform des erfindungsgemäßen Kondensatabscheiders in einem Längsschnitt,

2 einen Querschnitt durch den Kondensatabscheider gemäß Schnittlinie II-II aus 1,

3 einen Querschnitt durch den Kondensatabscheider gemäß Schnittlinie III-III aus 1 und

4 eine perspektivische Explosionsdarstellung des in 1 abgebildeten Kondensatabscheiders.

Die 1 zeigt einen insgesamt mit Bezugsziffer 2 bezeichneten Kondensatabscheider in einer Eigenschaft als Wartungsmodul innerhalb einer modular aufgebauten, zur Druckluftaufbereitung dienenden Wartungseinheit 1. Letztere enthält außer dem Kondensatabscheider 2 wenigstens noch ein weiteres Wartungsmodul 3, das an den Kondensatabscheider 2 lösbar angebaut ist. Exemplarisch sind an dem Kondensatabscheider 2 zwei weitere Wartungsmodule 3 befestigt, zwischen die er eingegliedert ist, die aber nur strichpunktiert angedeutet sind.

Der Kondensatabscheider 2 dient dazu, in einem gasförmigen Druckmedium enthaltene feine flüssige Partikel, insbesondere Wasser, abzuscheiden und dadurch das Druckmedium von diesen flüssigen Bestandteilen zu befreien. Nicht ausschließlich, jedoch besonders relevant ist dies auf dem Gebiet der Pneumatik, wo es darum geht, eine möglichst trockene Druckluft für den Betrieb pneumatischer Systeme zur Verfügung zu stellen. Insofern ist das bevorzugte Anwendungsgebiet des Kondensstabscheiders 2 dasjenige des Abscheidens von Kondensat aus Druckluft.

Bei dem innerhalb einer Wartungseinheit 1 zusätzlich zu dem als Wartungsmodul ausgebildeten Kondensatabscheider 2 vorhandenen mindestens einen weiteren Wartungsmodul 3 handelt es sich beispielsweise um ein Filtermodul zum Filtern der Druckluft, um ein Ölermodul zum Zusetzen von Schmierstoffen in die Druckluft und/oder um ein Druckregelmodul zum Einregeln der Druckluft auf ein für das angeschlossene pneumatische System gewünschtes Druckniveau.

Der Kondensatabscheider 2 enthält zweckmäßigerweise einen bei der üblichen Gebrauchslage oben angeordneten Gerätekopf 4, an dem, insbesondere vertikal nach unten ragend, ein Abscheidebehälter 5 lösbar angebracht ist. An dem Gerätekopf 4 sind ein Einlass 6 und ein Auslass 7 für das gasförmige Druckmedium angeordnet, die beide mit einem von dem Abscheidebehälter 5 umschlossenen Behälter-Innenraum 8 kommunizieren. In dem Behälter-Innenraum 8 sind in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 12 bezeichnete Kondensat-Abscheidemittel angeordnet, die von dem über den Einlass 6 zuströmenden und über den Auslass 7 abströmenden Druckmedium zum Abscheiden des in ihm enthaltenen Kondensates durchströmt werden. Der Strömungsweg des Druckmediums ist in der Zeichnung durch mehrere Strömungspfeile 13 angedeutet.

Einlass 6 und Auslass 7 liegen zweckmäßigerweise bevorzugt koaxial auf einer gedachten Verbindungsachse 14, die in der Gebrauchslage des Kondensatabscheiders 2 üblicherweise horizontal verläuft. Dabei befinden sich Einlass 6 und Auslass 7 bevorzugt an einander entgegengesetzten Außenflächen 6a, 7a des bevorzugt würfelförmigen Gerätekopfes 4. Im Bereich dieser Außenflächen 6a, 7a an dem Gerätekopf 4 vorhandene Befestigungsmittel 15 ermöglichen die lösbare Kopplung mit den erwähnten weiteren Wartungsmodulen 3.

Der Abscheidebehälter 5 hat eine längliche Gestalt und ist so am Gerätekopf 4 angeordnet, dass seine Längsachse 16 rechtwinkelig zu der Verbindungsachse 14 verläuft. In der üblichen Gebrauchslage des Kondensatabscheiders 2 ragt der Abscheidebehälter 5 mit vertikaler Längsachse 16 nach unten.

Der Abscheidebehälter 5 ist bevorzugt becherförmig gestaltet. Er besitzt hierbei eine zum Beispiel hohlzylindrische Umfangswand 17, deren Längsachse mit der vorgenannten Längsachse 16 zusammenfällt und an die sich unten eine Bodenwand 18 anschließt. Mit der oben offenen Oberseite voraus ist der Abscheidebehälter 5 lösbar an dem Gerätekopf 4 befestigt. Die hierzu vorhandenen Befestigungsmittel 22 können beispielsweise als Schraubverbindungsmittel oder als Bajonettverbindungsmittel ausgeführt sein. Zwischen dem Gerätekopf 4 und dem daran angebauten Abscheidebehälter 5 liegt eine durch Dichtungsmittel 23 bewirkte gasdichte Verbindung vor.

Durch einen in den Behälter-Innenraum 8 eingesetzten Trennteller 24 wird der Behälter-Innenraum 8 in einen sich an den Gerätekopf 4 anschließenden, oben liegenden Abscheideraum 25 und einen bis zur Bodenwand 18 reichenden Kondensatsammelraum 26 unterteilt. In dem Abscheideraum 25 befinden sich die Kondensat-Abscheidemittel 12, wobei das darin abgeschiedene Kondensat durch den flüssigkeitsdurchlässig ausgebildeten Trennteller 24 hindurch nach unten fließt und sich in dem Kondensatsammelraum 26 ansammelt. Der Trennteller 24 enthält beispielsweise von randseitigen Aussparungen gebildete Durchlasskanäle 24a, die den Durchtritt des abgeschiedenen Kondensates ermöglichen.

An seiner Unterseite ist der Abscheidebehälter 5 mit einer Kondensatablasseinrichtung 27 ausgestattet. Sie ist insbesondere in die Bodenwand 18 eingesetzt. Beispielhaft gibt sie das Kondensat, das sich angesammelt hat, bei Erreichen eines gewissen Füllstandes automatisch ab und enthält für diesen Zweck ein mit einem Schwimmer 28 gekoppeltes Ablassventil 29. Eine Ausgestaltung für manuellen Kondensatablass wäre aber ebenfalls denkbar.

Die Gasströmung 13 findet überwiegend in dem Abscheideraum 25 statt. Der Trennteller 24 verhindert unerwünschte Verwirbelungen innerhalb des Kondensatsammelraumes 26.

Die Kondensat-Abscheidemittel 12 enthalten zwei nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitende Abscheideeinrichtungen, zum einen eine Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 und zum anderen eine Drallabscheideeinrichtung 33. Sie sind gemeinsam in dem Behälter-Innenraum 8 untergebracht und dabei so angeordnet, dass sie hinsichtlich ihrer Abscheidefunktion in der Strömungsrichtung des vom Einlass 6 zum Auslass 7 strömenden Druckmediums hintereinandergeschaltet sind. In der Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 findet eine Wasserabscheidung durch Koaleszenz statt, in der Drallabscheideeinrichtung 33 durch Fliehkrafteffekte.

Bevorzugt ist die Reihenschaltung so getroffen, dass die Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 funktionell vor der Drallabscheideeinrichtung 33 liegt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass sich die Wirksamkeit der Drallabscheideeinrichtung 33 verbessert, weil sich die Flüssigkeitspartikel in der Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 zu größeren Tröpfchen vereinigen, die dann höheren Fliehkräften unterliegen und dadurch in der Drallabscheideeinrichtung 33 wirksamer vom gasförmigen Druckmedium getrennt werden.

Es ist zweckmäßig, wenn die beiden Abscheideeinrichtungen 32, 33 zu einer Abscheide-Baueinheit 34 zusammengefasst sind. Dies ist beim Ausführungsbeispiel der Fall, wo die Abscheide-Baueinheit 34 an der gleichen Seite wie der Abscheidebehälter 5 unabhängig von diesem an dem Gerätekopf 4 angeordnet ist, sodass sie von diesem koaxial zu der Längsachse 16 wegragt. Der angebaute Abscheidebehälter 5 ist über die Abscheide-Baueinheit 34 übergestülpt. Wird er entfernt, verbleibt die Abscheide-Baueinheit 34 als selbsttragende Einheit an dem Gerätekopf 4.

Es ist gleichwohl von Vorteil, wenn die beiden Abscheideeinrichtungen 32, 33 lösbar aneinander befestigt sind. Dadurch können sie unabhängig voneinander ausgetauscht werden. Beispielhaft sind sie durch Schraubverbindungsmittel 35 lösbar miteinander verschraubt.

Die gesamte Abscheide-Baueinheit 34 ist an dem Gerätekopf 4 vorzugsweise lösbar befestigt. Dies geschieht vorzugsweise ebenfalls durch Schraubverbindungsmittel 36. Die Anordnung ist insbesondere so getroffen, dass die Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 über diese letztgenannten Schraubverbindungsmittel 36 am Gerätekopf 4 angeschraubt ist, während die Drallabscheideeinrichtung 33 über die zuvor genannten Schraubverbindungsmittel 35 mit der Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 verschraubt ist. Anstelle der Schraubverbindungsmittel 35, 36 können auch andere, eine Befestigung ermöglichende Verbindungsmittel eingesetzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, die Drallabscheideeinrichtung 33 am Gerätekopf 4 zu fixieren, sodass dann die Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 an der Drallabscheideeinrichtung 33 befestigt wird.

Während die Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 vor allem bei niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten und mithin geringeren Gasdurchflusswerten ihre beste Wirksamkeit aufweist, findet sich der optimale Arbeitspunkt der Drallabscheideeinrichtung 33 eher bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten, das heißt größeren Gasdurchsätzen. Durch die Kombination der beiden Abscheideeinrichtungen 32, 33 wird innerhalb einer großen Geschwindigkeitsbandbreite beziehungsweise Durchflussbandbreite eine wirksame Kondensatabscheidung gewährleistet, wobei in mittleren Bereichen durch die geschilderte Wechselwirkung der Abscheidefunktionen eine bessere Abscheidequalität erzielt wird, als wenn nur auf eines der beiden Abscheideverfahren zurückgegriffen würde.

Die Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 enthält zweckmäßigerweise ein als Hohlkörper ausgebildetes Koaleszenzelement 37, das einen Innenraum 38 umschließt. Der Innenraum 38 ist an den Einlass 6 angeschlossen, sodass das Druckmedium zunächst in den Innenraum 38 eintritt und von dort aus durch die Wandung des Koaleszenzelementes 37 hindurch in den Behälter-Innenraum 8 übertritt, wobei beim Durchtritt durch diese Wandung der koaleszierende Effekt auftritt. Das Druckmedium durchströmt die Koaleszenzabscheideeinrichtung 32 mit anderen Worten also von innen nach außen.

Verantwortlich für den Koaleszenzvorgang ist eine bevorzugt hohlzylindrisch ausgebildete Koaleszenzwand 42 des Koaleszenzelementes 37, die bevorzugt koaxial zu der Längsachse 16 ausgerichtet ist und die den vom Einlass 6 mit Druckmedium gespeisten Innenraum 38 peripher umschließt. Das Druckmedium strömt insbesondere stirnseitig in den Innenraum 38 ein, zweckmäßigerweise unmittelbar im Anschluss an den Gerätekopf 4. An der dem Gerätekopf 4 entgegengesetzten Unterseite ist der Innenraum 38 durch eine Bodenwand 43 des Koaleszenzelementes 37 gasdicht verschlossen. Somit kann das Druckmedium nur durch die Koaleszenzwand 42 hindurch in den Behälter-Innenraum 8 übertreten.

Die Koaleszenzwand 42 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet und beinhaltet zweckmäßigerweise eine mit Durchgangslöchern ausgestattete Stützstruktur 44, in die ein für die Koaleszenzwirkung verantwortliches Koaleszenzmaterial 45 eingebettet ist, insbesondere ein faseriges und/oder poröses Material, beispielsweise ein Schaumstoff, ein Vliesmaterial oder ein Fasermaterial.

Die gelochte Stützstruktur 44 kann beispielsweise eine Metallgitterstruktur sein. Bevorzugt ist sie doppelwandig strukturiert und nimmt das Koaleszenzmaterial 45 zwischen einem inneren und einem äußeren Wandabschnitt auf.

Das durch die Koaleszenzwand 42 hindurchgetretene Druckmedium strömt in dem zwischen dem Koaleszenzelement 37 und der Umfangswand 17 des Abscheidebehälters 5 definierten Ringraum nach unten und gelangt im Anschluss an das Koaleszenzelement 37 in die sich anschließende Drallabscheideeinrichtung 33. Letztere definiert mit der vorgenannten Umfangswand 17 einen ringförmigen Abscheideraum 46, in dessen Verlauf ein zu der Längsachse 16 koaxialer Drallkranz 47 sitzt, bestehend aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand aufeinanderfolgenden Drallelementen 48, die zwischen sich je einen den Gasdurchtritt ermöglichenden Durchtrittskanal 49 definieren. Die Drallelemente 48 fungieren als Leitflächen, die das im Wesentlichen in Achsrichtung der Längsachse 16 ankommende gasförmige Druckmedium mit einem Drall behaften und somit in Rotation in der Umfangsrichtung des Abscheideraumes 46 versetzen. Die schwereren Flüssigkeitspartikel werden dabei an die Innenfläche der Umfangswand 17 geschleudert, von der sie nach unten, und durch den Trennteller 24 hindurch, in den Kondensatsammelraum 26 abfließen.

Die an der Außenfläche der Koaleszenzwand 42 koaleszierte Flüssigkeit fließt ebenfalls aufgrund ihres Eigengewichts nach unten ab, wobei sie durch den sich anschließenden Abscheideraum 46 und den Trennteller 24 hindurch letztlich auch in den Kondensatsammelraum 26 gelangt.

Aus dem Behälter-Innenraum 8 gelangt das von Flüssigkeit befreite gasförmige Druckmedium durch beide Abscheideeinrichtungen 32, 33 hindurch zu dem Auslass 7, wobei es von dem noch mit Flüssigkeit behafteten, zuströmenden Druckmedium getrennt bleibt, damit es nicht neuerlich Feuchtigkeit aufnimmt.

Hierzu enthält die Drallabscheideeinrichtung 33 einen als Hohlkörper ausgebildeten Rückströmkörper 52, dessen bevorzugt im Wesentlichen hohlzylindrische, zu der Längsachse 16 koaxiale Außenwand 53 einen ersten Rückströmkanal 54 umgrenzt, der den Rückströmkörper 52 axial durchsetzt. Die Außenwand 53 ist gleichzeitig Träger des Drallkranzes 47.

An den ersten Rückströmkanal 54 schließt sich, zum Gerätekopf 4 hin, ein koaxialer zweiter Rückströmkanal 55 an, der von einem Rückströmrohr 56 der Koaleszenzabscheideeinrichtung 32gebildet ist, das den Innenraum 38 des Koaleszenzelementes 37 koaxial durchsetzt.

Das Rückströmrohr 56 kann an seiner Unterseite in einer zentralen Wanddurchbrechung der Bodenwand 43 befestigt sein, in der auch der Rückströmkörper 52 über die Schraubverbindungsmittel 35 fixiert ist. Es liegt eine abgedichtete Verbindung vor, sodass die beiden Rückströmkanäle 54, 55 direkt ineinander übergehen.

An seinem oberen Ende ist das Rückströmrohr 56 in einen Auslasskanal 57 des Gerätekopfes 4 eingesetzt und insbesondere eingeschraubt, der zu dem Auslass 7 führt.

Zweckmäßigerweise ist das Rückströmrohr 56 dasjenige einzige Element, über das die Abscheide-Baueinheit 34 an dem Gerätekopf 4 lösbar fixiert ist.

Das in einer oder beiden Abscheideeinrichtungen 32, 33 von Flüssigpartikeln befreite gasförmige Druckmedium wird nach dem Austritt aus dem Abscheideraum 46 von dem Trennteller 24 so umgeleitet, dass es von unten her nach oben in den Rückströmkörper 52 einströmt und schließlich nach Durchströmen der beiden Rückströmkanäle 54, 55 den Kondensatabscheider 2 über den Auslass 7 entfeuchtet verlässt.


Anspruch[de]
Kondensatabscheider für gasförmiges Druckmedium, mit einem Einlass (6) und einem Auslass (7), die jeweils mit dem Behälter-Innenraum (8) eines Abscheidebehälters (5) verbunden sind, in dem im Strömungsweg des von dem Einlass (6) zu dem Auslass (7) strömenden Druckmediums angeordnete Kondensat-Abscheidemittel (12) angeordnet sind, die eine Drallabscheideeinrichtung (33) enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensat-Abscheidemittel (12) zusätzlich zu der Drallabscheideeinrichtung (33) eine bezogen auf die Strömungsrichtung des Druckmediums mit der Drallabscheideeinrichtung (33) in Reihe geschaltete Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) enthalten. Kondensatabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) einen Innenraum (38) aufweist und so angeordnet ist, dass sie von dem Druckmedium von innen nach außen durchströmt wird. Kondensatabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) ein als Hohlkörper ausgebildetes Koaleszenzelement (37) enthält, das so angeordnet ist, dass seine das Koaleszieren der Flüssigkeit hervorrufende umfangsseitige Koaleszenzwand (42) von dem Druckmedium von innen nach außen durchströmt wird. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) der Drallabscheideeinrichtung (33) entgegen der Strömungsrichtung des Druckmediums vorgeschaltet ist. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallabscheideeinrichtung (33) und die Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) zu einer Abscheide-Baueinheit (34) zusammengefasst sind. Kondensatabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) lösbar aneinander befestigt sind. Kondensatabscheider nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidebehälter (5) abnehmbar an einen den Einlass (6) und den Auslass (7) aufweisenden Gerätekopf (4) angesetzt ist, wobei die Abscheide-Baueinheit (34) von dem Gerätekopf (4) getragen ist und in den Behälter-Innenraum (8) des unabhängig von der Abscheide-Baueinheit (34) am Gerätekopf (4) angebrachten Abscheidebehälters (5) hineinragt. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) koaxial aufeinanderfolgend angeordnet sind. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) in der Längsrichtung des Behälter-Innenraumes (8) aufeinanderfolgend angeordnet sind. Kondensatabscheider nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) in Richtung einer Längsachse (16) aufeinanderfolgend angeordnet sind, die rechtwinkelig zu einer zwischen dem Einlass (6) und dem Auslass (7) verlaufenden gedachten Verbindungsachse verläuft. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) eine einen Innenraum (38) umschließende, von dem zu behandelnden Druckmedium durchströmte und dabei das Koaleszieren der Flüssigkeit hervorrufende umfangsseitige Koaleszenzwand (42) aufweist, die von dem Druckmedium auf seinem Weg vom Einlass (6) zum Auslass (7) von innen nach außen radial durchströmt wird, wobei der Innenraum (38) von einem von der Koaleszenzwand (42) umgebenen Rückströmrohr (56) axial durchsetzt ist, durch das hindurch das von Flüssigkeit befreite Druckmedium zum Auslass (7) geleitet wird. Kondensatabscheider nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallabscheideeinrichtung (33) der Koaleszenzabscheideeinrichtung (32) in der Strömungsrichtung des Druckmediums nachgeschaltet ist, wobei das in der Drallabscheideeinrichtung (33) von Flüssigkeit befreite Druckmedium durch die Drallabscheideeinrichtung (33) hindurch in das Rückströmrohr (56) geleitet wird. Kondensatabscheider nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallabscheideeinrichtung (33) einen Drallkranz (47) aufweist, der von einem hohlen Rückströmkörper (52) getragen ist, durch den hindurch das in der Drallabscheideeinrichtung (33) von Flüssigkeit befreite Druckmedium in das Rückströmrohr (56) zurückströmt. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das in den beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) behandelte Druckmedium durch diese beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) hindurch im Gegenstrom zu dem noch zu behandelnden Druckmedium zum Auslass (7) geleitet wird, wobei es von dem zuströmenden Druckmedium getrennt durch mindestens einen Rückströmkanal (54, 55) hindurchgeleitet wird. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter-Innenraum (8) durch einen flüssigkeitsdurchlässigen Trennteller (24) in einen die beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) enthaltenden oberen Abscheideraum (25) und einen das in beiden Abscheideeinrichtungen (32, 33) abgeschiedene Kondensat auffangenden unteren Kondensatsammelraum (26) unterteilt ist. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der in Gebrauchslage unten liegenden Unterseite des Abscheidebehälters (5) eine Kondensatablasseinrichtung (27) angeordnet ist. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidebehälter (5) an einem Gerätekopf (4) angeordnet ist, der den Einlass (6) und den Auslass (7) aufweist und der mit Befestigungsmitteln (15) versehen ist, über die er mit zur Druckluftaufbereitung dienenden Wartungsmodulen (3) koppelbar ist. Kondensatabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Wartungsmodul einer modularen Wartungseinheit (1), an das mindestens ein weiteres Wartungsmodul (3) lösbar angebaut ist.






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