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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Abscheideelement zur Abscheidung einer Flüssigkeit aus einem Gasstrom, bevorzugt einem Luftstrom, insbesondere zur Verwendung als Öl-Abscheideelement eines Druckspeichersystems, und ein Druckspeichersystem für den Einbau eines derartigen auswechselbaren Abscheideelements.
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Stand der Technik
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Abscheideelemente werden üblicherweise zum Entölen der Luft von Kompressoren, insbesondere ölgeschmierte und ölgekühlte Schraubenkompressoren, verwendet. In Schraubenkompressoren ist es üblich, dass Luft mit Öl in Kontakt kommt. Das Öl wird verwendet zur Abdichtung, Kühlung und Schmierung des Schraubenkompressors und wird mitgeführt in einer Menge im Bereich von 1 bis 5 kg pro m3 Luft. In derartigen Schraubenkompressoren werden zur Entölung häufig Abscheideelemente als sogenannte Öl(nebel)abscheider zur Abscheidung der Öltröpfchen aus der Druckluft verwendet. Abscheideelemente, wie Luft-Entölungselemente und Luft-Entölungsboxen, werden zur Entölung dieser Druckluft verwendet, und das abgeschiedene Öl wird wieder in den Öl-Kreislauf rückgeführt. Luft-Entölungsboxen sind häufig ausgebildet als Wechsel-Filter mit einem Gehäuse, einem Deckel und einem Abscheideelement. Luft-Entölungselemente sind Abscheideelemente in Form von Einsätzen, die in den Druckbehälter des Kompressors eingesetzt sind.
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Eine Vorrichtung des Luft-Entölungselementtyps ist aus
EP 1 694 424 A1 bekannt.
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Eine Vorrichtung des Wechsel-Typs (auch Spin-On genannt) zur Abscheidung von Öltröpfchen aus der Luft ist aus der
DE 85 01 736 U1 bekannt. Diese Vorrichtung basiert auf einer Anlage, die als Lufttrockner für Druckluftsysteme, insbesondere Druckluft-Bremssysteme von Fahrzeugen, die durch einen Kompressor wieder aufgeladen werden können, ausgebildet ist. Die Vorrichtung arbeitet mit einem Trocknungsmedium, welches eine beschränkte Aufnahmekapazität aufweist und welches daher häufig regeneriert werden muss, und zwar in Abhängigkeit der Flüssigkeitsmenge in der zu trocknenden Luft. Die Vorrichtung zur Abscheidung von Öltropfen aus der Luft ist derart beschaffen, dass das vollständig zusammengebaute Druckgefäß durch einfaches Aufschrauben in die Funktionsposition gebracht werden und das gesammelte Öl kontinuierlich abgegeben werden kann.
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Das Abscheideelement ist als ringförmiger Koaleszenzelement ausgelegt und agglomeriert die feinen Öltröpfchen in allgemein bekannter Weise, um größere Öltropfen zu bilden, welche sich aufgrund der Schwerkraft in dem Abscheideelement und unterhalb davon ansammeln. Der Abscheidekopf ist mit einem Mittelrohr versehen, welches in den Auslasskanal zur Abgabe von reiner Luft öffnet und welches oben über einen mit einem Gewinde versehenen Rohrverbinder übersteht und mit diesem einen ringförmigen Spalt ausbildet, welcher mit einem separaten Abflusskanal zur Abgabe des abgeschiedenen Öls verbunden ist.
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Um einen Fehlluftstrom zu vermeiden, welcher das Abscheideelement umgehen und den Abscheidevorgang negativ beeinflussen könnte, weist das Abscheideelement eine Endscheibe an einer Stirnseite auf, die über einen radial wirkenden Dichtring an einem zylinderförmigen Ansatz des mit dem Gewinde versehenen Mittelrohrs abgedichtet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein auswechselbares Abscheideelement zur Verwendung in einem Druckspeichersystem, insbesondere einem Druckbehälter eines Kompressors, anzugeben, wobei das Abscheideelement eine kontinuierliche Abgabe des abgeschiedenen Fluides sicherstellen und einen einfachen Einbau und Ausbau des Abscheideelements in einer wartungsfreundlichen Weise ermöglichen soll.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Druckspeichersystem für die Nutzung eines derartigen austauschbaren Abscheideelementes zur Verfügung zu stellen.
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Gemäß eines Aspektes der Erfindung werden die oben angegebenen Aufgaben gelöst durch ein Abscheideelement, insbesondere nach Anspruch 1, zur Abscheidung einer Flüssigkeit, insbesondere in Form flüssiger Tröpfchen oder Aerosolen, aus einem Gasstrom, insbesondere einem Luftstrom, wobei das Abscheideelement zumindest einen ersten hohlzylindrischen Filterkörper umfasst, welcher als ein Koaleszenzelement wirkt und welcher zumindest ein Stützelement und zumindest ein erstes Filtermedium enthält, das radial außerhalb des Stützelementes angeordnet ist, wobei der Filterkörper eine Rohseite von einer Reinseite des Abscheideelements trennt. Zusätzlich umfasst das Abscheideelement eine erste Endscheibe und eine zweite Endscheibe, welche entsprechend an entgegengesetzten Stirnseiten des Filterkörpers angeordnet sind, und eine Aufnahmevorrichtung, welche zentral auf einer der zwei Endscheiben angeordnet und zum Inneren des Filterkörpers hin geöffnet ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Ein Abscheideelement zum Abscheiden eines Fluides von einem Medienstrom, insbesondere einem Luftstrom, wird vorgeschlagen, welches zumindest einen hohlzylindrischen Filterkörper enthält, der als Koaleszenzelement wirkt, und welches zumindest ein erstes Stützelement enthält, und zumindest ein erstes Filtermedium radial außerhalb auf dem ersten Stützelement, wobei der Filterkörper eine Rohseite von einer Reinseite des Abscheideelements trennt. Zusätzlich enthält das Abscheideelement eine erste Endscheibe und eine zweite Endscheibe, welche entsprechend an entgegengesetzten Stirnseiten des Filterkörpers angeordnet sind, und eine Aufnahmevorrichtung, die zentral auf einer der beiden Endscheiben angeordnet ist und in das Innere des Filterkörpers hineinragt bzw. hinein öffnet. Ferner, wenn das Abscheideelement korrekt in einem Druckspeichersystem installiert ist, dient die Aufnahmevorrichtung zum Abstützen des Abscheideelements an einem Mittelrohr des Druckspeichersystems und zum fluiddichten Abdichten des Mittelrohrs. Der Filterkörper ist so ausgebildet, dass ein Medienstrom ihn radial durchfließt, wobei das in dem Filterkörper abgeschiedene Fluid aus dem Abscheideelement über eine Auslassöffnung in der zweiten Endscheibe abfließt.
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Der wichtige Vorteil des erfindungsgemäßen Abscheideelements liegt in der einfachen und wartungsfreundlichen Ausgestaltung der Verbindungsgeometrie und der Anschlüsse für ein Druckspeichersystem, in welches das austauschbare Abscheidesystem eingebaut werden kann. Das Abscheidesystem ist im Wesentlichen als ein kreisförmiges Filtersystem mit einem mehrlagigen Filterkörper ausgebildet, durch welchen ein Medium, insbesondere Luft, radial von der Außenseite zur Innenseite fließen kann. Der Filterkörper ist im Wesentlichen an beiden Stirnseiten abgedichtet. Der Filterkörper hat ein Stützelement auf der inneren Seite, welches als eine mechanische Abstützung gegen den Fließdruck wirkt und welches durch Öffnungen unterbrochen ist, so dass der Medienstrom hindurchtreten kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden zwei nacheinander angeordnete Filtermedien zur Koaleszenz und Abscheidung eines Fluid, wie zum Beispiel Öl aus einem Luftstrom, verwendet, die radial außerhalb des Stützelements angeordnet sind.
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In einer Ausführungsform ist ein erste Endscheibe vorgesehen, welche oben angeordnet ist und eine Aufnahmevorrichtung aufweist, die sich axial von der oberen Stirnseite des Filterkörpers weg erstreckt und als Abstützung an einem Mittelrohr eines Druckspeichersystems dient, in welches das Abscheideelement eingesetzt ist. Gleichzeitig dient das Mittelrohr zum Ablassen des gereinigten Medienstroms vom Abscheideelement. Für diesen Zweck hat das hohle Mittelrohr vorteilhafterweise Öffnungen, durch welche der Medienstrom in das Innere des Mittelrohres einströmen kann. Aufgrund der Schwerkraft tropft das abgeschiedene Fluid im Inneren des Filterkörpers auf das untere Ende des Filterkörpers, der beispielsweise mittels der zweiten Endscheibe verschlossen ist, und sammelt sich an und/oder auf der zweiten Endscheibe. Ein Sammelraum für das gesammelte Fluid kann vorteilhafterweise in der zweiten Endscheibe vorgesehen werden, bevorzugt ausgebildet als eine ringförmige Rinne, welche sich axial von der unteren Stirnseite des Filterkörpers weg erstreckt, mit einer untersten inneren Oberfläche unterhalb der unteren Stirnseite des Filterkörpers. Diese zweite Endscheibe hat eine oder mehrere Auslassöffnungen, durch welche das abgeschiedene Fluid, zum Beispiel Öl, aus dem Abscheideelement ablaufen kann, wenn es einen bestimmten Pegel erreicht hat, und vorteilhaft in einen Ölbehälter rückgeführt werden kann. Alternativ kann allerdings das Fluid auch abgezogen werden. Die eine oder mehrere Auslassöffnungen sind bevorzugt an der radial inneren Wand des Sammelraums angeordnet. Des Weiteren sind sie bevorzugt in einer axialen Position unterhalb des auf der Rohseite angeordneten radial äußersten Randes der zweiten Endscheibe angeordnet, um sicherzustellen, dass die gesamte abgeschiedene Flüssigkeit radial nach innen fließt, bevorzugt zu einer Aufnahme (Flansch), die radial von der zweiten Endscheibe umgeben ist
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Das Stützelement (Mantel) des Filterkörpers kann als eine metallische Struktur ausgebildet werden, während mehrfach gewickelte Kunststoff- und Glasfaservliesmaterialien, die der Koaleszenz und dem Ablaufen dienen, üblicherweise als Filtermedien verwendet werden. Die zwei Endscheiben des Abscheideelements sind beispielsweise aus Blech hergestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Filtermedium ein Vliesmedium aus Glasfasern und/oder synthetischen Fasern. Es kann sternförmig gefaltet sein und sich radial an dem Stützelement (Mantel) abstützen. Alternativ kann es in einer oder mehreren Lagen um das Stützelement gewickelt sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält der Filterkörper ein zweites Filtermedium und bevorzugt ein drittes Filtermedium. Vorteilhafterweise ist jede zusätzliche Filtermediumstufe mit einem separaten zweiten und dritten Stützelement (Mantel) versehen. Die zweiten und/oder dritten Filtermedien können sternförmig gefaltet sein und sich radial an dem Stützelement abstützen. Alternativ können sie auch in einer oder mehreren Lagen um das entsprechende Stützelement oder um die erste Filtermediumlage gewickelt sein. Das zweite und das dritte Filtermedium sind ebenfalls bevorzugt ein Vliesmedium aus Glasfasern und/oder synthetischen Fasern.
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Falls mehr als ein Filtermedium vorgesehen ist, kann das erste Filtermedium eine Koaleszenzstufe sein, in welcher kleine Flüssigkeitströpfchen auf den Fasern gesammelt werden und größere Tröpfchen das Medium auf der anderen Seite verlassen. Die zweite Stufe kann als Abscheidungslage, vorteilhaft als oleophobe, verwendet werden, um die Tröpfchen aus dem Gasstrom abzuscheiden. Eine andere Stufe kann noch bevorzugter als Teilchenvorabscheider verwendet werden, so dass feste Partikel nicht die Koaleszenz- und Abscheidestufe blockieren.
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Die Stützelemente sind bevorzugt in zylindrischer Form (zum Beispiel Rohr) ausgestaltet und haben eine Vielzahl von Fließöffnungen für den Gasstrom. Dies kann mit perforierten Blechen, Streckmetall oder Kunststoffplatten oder durch spritzgegossene zylinderförmige Gitter erreicht werden.
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Die erste Endscheibe weist ein zentral angeordnetes Griffelement zum axialen Fixieren des Abscheideelementes in korrekt eingebautem Zustand in einem Druckspeichersystem auf.
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Die erste Endscheibe, welche sich im eingebauten Zustand des Abscheideelements oben befindet, kann beispielsweise nach oben in axialer Richtung in Form einer Abstützung auf der Innenseite verlängert werden, zum Beispiel in der Form der Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Mittelrohres, welche sich axial von der oberen Stirnseite aus weg erstreckt, um so an der Außenseite der ersten Endscheibe ein Griffelement auszuformen, das etwa auch eine Kante aufweisen kann, die etwa radial als Ring oder Kragen vom Griffelement vorspringt, um das Abscheideelement dort als Einbauhilfe zu ergreifen und die Handhabung während des Einbaus/Ausbaus in einem Druckspeichersystem zu ermöglichen. Der insbesondere ringförmige Kragen ermöglicht Rotationsfreiheit für das Ergreifen des Griffelements.
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Mit anderen Worten, das Griffelement kann die Außenseite der Aufnahmevorrichtung sein und die Aufnahmevorrichtung kann die Innenseite des Griffelements sein, und umgekehrt. Daher können die Begriffe „Aufnahmevorrichtung“ und „Griffelement“ dieselbe Struktur betreffen. Das Abscheideelement kann unter Verwendung dieses Griffelementes auch axial fixiert werden mittels eines Fixierelements, das an dem Griffelement vorgesehen ist, so dass, zum Beispiel während des Schließens eines Deckels des Druckspeichersystems, dieser Deckel das Griffelement an einer Anschlussfläche des Griffelementes kontaktiert, wobei die Anschlussfläche an einer axialen Stirnfläche des Griffelementes und auf der Außenseite der Aufnahmevorrichtung angeordnet ist, und auf das Griffelement drückt und damit auch das Abscheideelement auf das Mittelrohr drückt.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Griffelement so ausgebildet sein, dass der Griffbereich des Griffelementes überwiegend oder vollständig begrenzt ist auf den Bereich des Ausnehmungsbereiches, der eine Verdrehsicherungsstruktur darstellt, und nicht als kreisförmiger Kragen, der von dem Griffelement absteht.
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Das Griffelement ist prominent zylindrisch, wobei die Griffbereiche an der Außenseite des Griffelementes durch Ausnehmungsbereiche geformt sind, die nach radial innen in die Aufnahmevorrichtung weisen und so den Griffbereich formen. Durch diese Ausbildung wird ein relativ sicherer Griff mit hauptsächlich zylindrischer Form der Aufnahmevorrichtung gebildet, so dass das Abscheideelement in zuverlässiger Weise im Griffbereich des Griffelementes gegriffen werden kann. Aus Herstellungsgründen kann eine weiche Übergangszone, d. h. mit vergleichsweise großem Übergangsradius, zwischen einer flachen Oberseite der Endscheibe und dem Ausnehmungsbereich ausgebildet werden, um die Spannungen im Blechmaterial der Endscheibe bei der Formung des Ausnehmungsbereiches durch Tiefziehen der Endscheibe oder ähnliche Prozesse für das Blechmaterial zu reduzieren. Daher kann das Strecken des Blechmaterials während des Formens des Materials auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten werden, so dass Spannungen in dem Material reduziert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform können zur sicheren Handhabung des Abscheideelementes zwei Ausnehmungsbereiche zur Ausbildung der Ausnehmungsbereiche des Griffelementes am Umfang der Aufnahmevorrichtung angeordnet sein, besonders symmetrisch entgegengesetzt zueinander angeordnet und von gleicher Größe.
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Das Griffelement kann bevorzugt eine integrierte Verdrehsicherungsstruktur haben, die zum Zusammenwirken mit einer Gegenstruktur in einem Druckspeichersystem vorgesehen ist. Da der Medienstrom üblicherweise tangential gegen das in ein Druckspeichersystem eingebaute Abscheideelement fließt, hat das Abscheideelement die Tendenz, sich während des Betriebes zu drehen, möglicherweise unterstützt durch Vibrationen, welche notwendigerweise in einem Kompressor auftreten. Derartige Rotationen über eine lange Zeit beanspruchen sehr stark eine Dichtung, die zum Abdichten des Abscheideelements zum Druckbehälter des Druckspeichersystems dient, so dass die Dichtung eine sehr begrenzte Lebensdauer haben würde. Eine derartige Beeinträchtigung des Abscheideelements kann vermieden werden durch Verwendung einer Verdrehsicherungsstruktur, zum Beispiel in Form einer Abflachung einer kreisförmigen Kontur des Griffelements, welche eine derartige Rotation während des Betriebs des Druckspeichersystems verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verdrehsicherungsstruktur an der Aufnahmevorrichtung und dem Mittelrohr vorgesehen, wobei die radial innere Form der Aufnahmevorrichtung und die radial äußere Form des oberen Teils des Mittelrohrs ineinandergreifen, um eine Formpassung zu erzeugen, die eine Rotation des Abscheideelements verhindert. Dies kann erreicht werden durch Vorsehen zumindest eines ausgenommenen Bereiches des oberen ringförmigen Teils des Mittelrohrs, zum Beispiel eines flachen Ausnehmungsbereiches entlang einer Sekante durch den Kreisquerschnitt des oberen Teils des Mittelrohrs, aber auch andere Formen, wie polygonale Formen oder Segmente eines Kreises, sind möglich. Eine entsprechende Kontur ist jeweils bevorzugt an der Aufnahmevorrichtung vorgesehen und bevorzugt auch an dem Griffelement, das an der Außenseite der bevorzugt kreisförmigen Aufnahmevorrichtung an der ersten Endscheibe angeordnet ist. Die entsprechende Kontur kann geformt werden als zumindest ein Ausnehmungsbereich des bevorzugt zylinderförmig inneren Volumens der Aufnahmevorrichtung, zum Beispiel eine flache Ausnehmung entlang der Sekante durch den kreisförmige Querschnitt der Aufnahmevorrichtung, aber andere Formen, wie polygonale Formen oder Segmente eines Kreises geformt wie ein Biss in einen Apfel, sind jeweils möglich. In einer bevorzugten Kombination werden jeweils zwei Ausnehmungsbereiche verwendet. Es ist noch bevorzugter, wenn die Ausnehmungsbereiche an dem oberen Teil des Mittelrohres zwei flache Ausnehmungen entlang Sekanten des kreisförmigen Querschnitts des Mittelrohres sind, die insbesondere symmetrisch entgegengesetzt zueinander angeordnet sind und die gleiche Größe aufweisen. Die Ausnehmungsbereiche der Aufnahmevorrichtung haben andererseits Apfelbiss-Formen mit einer kreisförmigen Kontur, insbesondere symmetrisch entgegengesetzt zueinander und mit gleicher Größe, bevorzugt von solch einer Größe, dass sie und die Ausnehmungen des oberen Teils des Mittelrohrs ineinandergreifen. Diese Kombination hat den Vorteil, dass die Rotation des Abscheideelements verhindert werden kann und gleichzeitig die Positionierung der Aufnahmevorrichtung an dem Mittelrohr in der richtige Position während der Wartung einfacher gemacht wird, wenn das Abscheideelement ausgewechselt wird.
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Gemäß einer alternativen Ausbildung kann die Verdrehsicherungsstruktur nicht als Ausnehmungsbereich des Griffelementes gebildet sein sondern so, dass das Griffelement auch die Außenseite der Aufnahmevorrichtung bildet. Die Aufnahmevorrichtung kann eine hauptsächlich zylindrische Form aufweisen, wobei die Verdrehsicherungsstruktur durch Ausnehmungsbereiche geformt ist, die nach radial innen in die Aufnahmevorrichtung weisen und so die Verdrehsicherungsstruktur bilden. Die Verdrehsicherungsstruktur ist daher an der Aufnahmevorrichtung der Endscheibe vorgesehen und die Gegenstruktur respektive am Mittelrohr, wobei die radial innere Form der Aufnahmevorrichtung und die radial äußere Form des oberen Teils des Mittelrohrs vorteilhaft so ineinandergreifen, dass Formschluss entsteht, der die Verdrehung des Abscheideelements verhindert. Die Gegenstruktur der Verdrehsicherungsstruktur auf dem Mittelrohr kann erreicht werden durch Vorsehen mindestens einer Ausnehmung des kreisförmigen oberen Teils des Mitterohrs, zum Beispiel eine flache Ausnehmung längs einer Sekante durch den kreisförmigen Querschnitt des oberen Teils des Mitterohrs, aber andere Formen, wie polygonale Formen oder Segmentes eines Kreises, sind möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform können jeweils zwei Ausnehmungen verwendet werden. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen am oberen Teils des Mitterohrs zwei flache Ausnehmungen entlang Sekanten des kreisförmigen Querschnitt des Mittelrohrs, besonders symmetrisch entgegengesetzt zueinander angeordnet und von gleicher Größe. Aus Herstellungsgründen kann eine glatte Übergangszone zwischen einer flachen Oberseite der Endscheibe und dem Ausnehmungsbereich der Endscheibe durch Tiefziehen der Endscheibe oder ähnliche Formungsprozesse für das Blechmaterial ausgebildet werden. Daher kann das Strecken des Blechmaterials während des Formens des Materials auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten werden, so dass Spannungen in dem Material reduziert werden.
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Das Griffelement kann vorteilhafterweise als eine Einbauhilfe für korrekten Einbau/Ausbau in einem Druckspeichersystem ausgebildet sein. Falls das Griffelement mit einer Kontur zum Ergreifen per Hand oder Werkzeug versehen ist, zum Beispiel mit einem kreisförmig umlaufender Kragen und/oder einer Ausformung, kann das Abscheideelement dann daran gegriffen und hochgehoben werden. Diese Ausformung kann auch eine pilzförmige Form haben und über die erste Stirnseite des Abscheideelements vorstehen. Es ist daher möglich, das Abscheideelement zu handhaben, beispielsweise es aus einer Packung zu entnehmen und in den Druckbehälter des Druckspeichersystems einzuführen, und, noch wichtiger für die Auswechslung des Abscheideelements, es aus dem Druckbehälter zu entnehmen. Die Kontur zum Ergreifen ist bevorzugt oben am Griffelement angeordnet und begrenzt axial den äußeren Bereich der Ausnehmungsbereiche des Griffelements auf der ersten Endscheibe, wodurch ein verlängerter Griffbereich in den ausgenommenen Bereichen zur Verfügung steht, der vorteilhafterweise mehr Platz zum Ergreifen des Abscheideelements vorsieht und es einfacher macht, dieses aus dem Einbaubereich zu entfernen. Bevorzugt ist das Griffelement an der Außenseite der Aufnahmevorrichtung der ersten Endscheibe angeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die zweite Endscheibe einen Sammelraum für das abgeschiedene Fluid aufweisen. Aufgrund der Schwerkraft tropft das abgeschiedene Fluid im Inneren des Filterkörpers zum unteren Ende des Filterkörpers, das zum Beispiel mittels der zweiten Endscheibe verschlossen ist, und es sammelt sich an und/oder auf der zweiten Endscheibe an. Ein Sammelraum für das gesammelte Fluid kann vorteilhafterweise auf der zweiten Endscheibe vorgesehen sein. Der Sammelraum kann beispielsweise in Form einer ringförmigen Vertiefung mit einem U-förmigen Querschnitt in der zweiten Endscheibe ausgebildet sein, bevorzugt so wie oben beschrieben.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die zweite Endscheibe eine Einführkontur zum Zentrieren während des Zusammenwirkens mit einem Abstützelement des Druckspeichersystems aufweisen. Eine derartige Einführkontur kann beispielsweise in einer zylindrischen Form oder in einer Kegelstumpfform ausgebildet sein, so dass das Abscheideelement leicht über ein zylinderförmiges oder konusförmiges, bevorzugt kongruentes, Abstützelement eines Druckspeichersystems geschoben werden kann und daher in dem Druckbehälter auf eine selbstzentrierende Art und Weise befestigt werden kann. Integriertes Führen des Abscheideelements während der Einführung in den Druckbehälter ist auf diese Weise sichergestellt. Zusätzlich ist die Dichtung dadurch während des Einbaus des Abscheideelementes geschützt. Bevorzugt ist die Einführkontur durch die radial innere Wandung des Sammelraums ausgebildet, die bevorzugt zylinderförmig ist und auf einem entsprechenden konischen Teil eines Abstützelements geführt werden kann. Weiterhin ist es bevorzugt, dass während der Führung an der Einführkontur das Element auch an der ersten Endscheibe geführt wird, wenn das Mittelrohr in die Aufnahmevorrichtung eingeführt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Endscheibe auch ein Federelement zur Abstützung des Gewichts des Abscheideelements in einem eingebauten Zustand aufweisen. Eine sichere Auflagerung des Abscheideelements in einem Druckbehälter eines Druckspeichersystems ist dadurch sichergestellt. Zusätzlich ist der Einbau/Ausbau des Abscheideelements auf diese Weise vereinfacht. Das Abscheideelement kann so gegenüber dem Druckraum abgestützt werden, indem, während des Schließens des Druckbehälters mittels eines Deckels, dieser Deckel von oben auf die erste Endscheibe drückt und das Abscheideelement gegen ein Abstützelement gedrückt wird, das auf dem Boden des Druckbehälters montiert ist, wodurch das Federelement gespannt wird.
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Des Weiteren kann die zweite Endscheibe vorteilhafterweise eine integrierte Dichtung zur Abdichtung der zweiten Endscheibe gegenüber einem Abstützelement des Druckspeichersystems aufweisen. Die Dichtung kann insbesondere zur radialen Abdichtung des Abscheideelementes in dem Druckspeichersystem und zum hermetischen Abschließen der Reinseite des Abscheideelements von der Rohseite verwendet werden. Wenn die Dichtung, beispielsweise in der Form eines Formrings oder eines O-Ringes, in die zweite Endscheibe integriert ist, ist ein sicherer Einbau des Abscheideelements mit der Dichtung sichergestellt und die Dichtung ist in größtmöglichem Maße gegen eine Beschädigung geschützt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Dichtung von einem Federelement gehalten werden, zum Beispiel durch einen ringförmigen Kragen, der an dem Federelement vorgesehen ist und radial zur Innenseite hervorragt und axial die Dichtung abstützt. Das Federelement, welches die zweite Endscheibe beispielsweise als Kragen umgreift, kann eine Ausformung haben, in welcher die Dichtung eingesetzt ist. Die Dichtung, als geformte Dichtung, kann die entsprechende negative Form der Ausformung darstellen, oder kann einfach als O-Ring eingesetzt sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Federelement im eingebauten Zustand einen elektrischen Kontakt mit dem metallischen Abstützelement eines Druckspeichersystems herstellen. Eine elektrische Potenzialdifferenz zwischen dem Abstützelement des Abscheidungselements und dem Druckbehälter des Druckspeichersystems kann aufgrund des Medienstroms in und um den Filterkörper und der dazugehörigen Reibungsprozesse im Inneren des Druckspeichersystems ausgebildet werden. Daher ist die Erdung des Abscheideelements nützlich, um in der Lage zu sein, hohe Potenzialdifferenzen auszuschließen, welche möglicherweise eine Betriebsgefährdung darstellen könnten. Elektrische Isolierung des Abscheideelements und eine mögliche gefährliche Potenzialdifferenz sind daher ausgeschlossen.
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Die erste Endscheibe kann bevorzugt eine Deckelkontur aufweisen, welche die Ansammlung von Kondensat aus dem Medienstrom reduziert. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Endscheibe eine bevorzugt flache ungekrümmte Deckelkontur hat, so dass Kondensat leicht abfließen kann. Alternativ kann eine Kontur vorteilhaft sein, welche sich unter einem Winkel radial nach außen erstreckt, oder es können Entleerungskanäle in der Endscheibe integriert sein. Auf jeden Fall kann so an der ersten Endscheibe die Ansammlung von Kondensat aus dem Medienstrom verhindert werden. Allgemein sollten die oberen Flächen am oberen axialen Ende des Abscheideelements entweder horizontal sein oder eine leichte Neigung aufweisen, die vom Mittelpunkt zum radial äußeren Rand radial abfällt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der äußere Rand der ersten und/oder zweiten Endscheibe einen Endkragen mit einer hohlzylindrischen Form aufweisen, der axial in Richtung auf die andere Endscheibe vorsteht. Ein derartiger Endkragen kann zusätzlich auf der Innenseite mit Klebstoff gefüllt sein, so dass die Endscheiben adhäsiv an dem Filterkörper befestigt sind, um eine feste Einheit zu bilden. Eine derartige feste Verbindung repräsentiert auch ein Sicherheitsmerkmal eines derartigen Abscheideelements um sicherzustellen, dass keine der Endscheiben sich während des Betriebes löst, was die Funktion des Abscheideprozesses beeinträchtigen könnte. Eine zuverlässige Abscheidung von Fluid kann von großer Wichtigkeit für die Betriebssicherheit der Vorrichtungen und Komponenten sein, welche durch den Medienstrom beaufschlagt werden.
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Gemäß eines weiteren Aspektes betrifft die Erfindung ein Druckspeichersystem mit einem austauschbaren Abscheideelement, wie oben beschreiben, einem Druckbehälter mit einem Deckel, welcher während des korrekten Betriebs auf dem oberen Ende angeordnet ist und welcher entfernbar für den Austausch des Abscheideelements ist, wobei das Druckspeichersystem ferner ein Abstützelement zum Abstützen des Abscheideelementes und ein Mittelrohr, welches in dem Abstützelement mittig angeordnet ist, umfasst. Das Abscheideelement ist auf dem Abstützelement mittig montierbar durch Aufnahme des Mittelrohrs in einer Aufnahmevorrichtung des Abscheideelementes, und ist an dem Deckel axial befestigbar, nachdem der Druckbehälter geschlossen worden ist. Zusätzlich trennt das Abscheideelement eine Rohseite von einer Reinseite des Druckspeichersystems. Ein Abflusskanal für das abgeschiedene Fluid ist bevorzugt in das Abstützelement integriert. Während des Betriebs tritt der Luftstrom von der Rohseite aus in das Abscheideelement ein; Öl wird abgeschieden, während die Luft durch den Filterkörper zu der radial inneren Reinseite des Abscheideelements fließt; die gereinigte Luft tritt durch mindestens eine Einlassöffnung im Mittelrohr in das Mittelrohr ein; und danach wird die gereinigte Luft in dem Mittelrohr an den Auslass der Reinseite abgegeben.
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Ein derartiges Druckspeichersystem ist typischerweise am Auslass von Luftkompressoren angeordnet, zum Bespiel Schraubenkompressoren, und speichert für den weiteren Betrieb das komprimierte Medium, oder stellt eine gewisse Pufferfunktion zum Betrieb angeschlossener Vorrichtungen zur Verfügung, wie etwa Sandstrahlgebläse. Das Druckspeichersystem gemäß der Erfindung besitzt alle notwendigen Anschlüsse zum Aufnehmen und Betreiben eines austauschbaren Abscheideelements, wie es oben beschrieben ist. Das Abscheideelement nimmt das Mittelrohr in dem Druckbehälter des Druckspeichersystems mittels der Aufnahmevorrichtung auf. Das Abscheideelement ist auf das Abstützelement mittels der Einführkontur aufgeschoben und mittels der Dichtung, welche in die zweite Endscheibe integriert ist, wird die Reinseite von der Rohseite abgedichtet. Wenn der Druckbehälter mittels des Deckels geschlossen ist, verspannt bevorzugt der Druck des Deckels auf das an der ersten Endscheibe angeordnete Griffelement das Abscheideelement in dem Druckbehälter, so dass eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Reinseite und der Rohseite für den Betrieb vorhanden ist. Das abgeschiedene Fluid sammelt sich in dem Sammelraum der zweiten Endscheibe des Abscheidungselements, und wenn eine bestimmte Minimalhöhe überschritten wird, fließt es durch die Auslassöffnung in der zweiten Endscheibe in den Abflusskanal des Abstützelementes und kann daher aus dem Druckspeichersystem abfließen und/oder abgezogen werden. Der gereinigte Medienstrom verlässt das Druckspeichersystem durch das Mittelrohr.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen. Exemplarische Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten mehrere Merkmale in Kombination. Fachleute auf diesem Gebiet werden daher vorteilhafterweise die Merkmale individuell betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen kombinieren.
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Die Figuren zeigen folgendes beispielhaft:
- 1 einen Längsschnitt eines Druckspeichersystems mit einem eingesetzten Abscheideelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 einen Längsschnitt des Druckspeichersystems mit einem eingesetzten Abscheideelement gemäß 1, mit einem Blick auf den oberen Teil des Druckspeichersystems;
- 3 eine isometrische Schnittdarstellung des Druckspeichersystems mit einem eingesetzten Abscheideelement gemäß 1, mit einem Blick auf den oberen Teil des Druckspeichersystems;
- 4 einen Längsschnitt des Druckspeichersystems mit einem eingesetzten Abscheideelement gemäß 1, mit einem Blick auf den unteren Teil des Druckspeichersystems;
- 5 einen Horizontalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Anschlussbereichs des oberen Teils des Mittelrohres und der Aufnahmevorrichtung einschließlich Griffelement mit Blickrichtung nach oben;
- 6 einen Horizontalschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel der 5 des Anschlussbereichs des oberen Teils des Mittelrohres und der Aufnahmevorrichtung einschließlich Griffelement mit Blickrichtung nach oben;
- 7 eine isometrische Ansicht der ersten Endscheibe eines Abscheideelementes gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der Erfindung;
- 8 einen Längsschnitt der ersten Endscheibe gemäß 7;
- 9 einen Längsschnitt eines Druckspeichersystems mit einem eingesetzten Abscheideelement mit der ersten Endscheibe wie in 7 und 8 gezeigt gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Identische oder ähnliche Komponenten werden mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren bezeichnet. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht als Einschränkungen zu verstehen.
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1 zeigt einen Längsschnitt eines Druckspeichersystems 100 mit einem eingesetzten Abscheideelement 10 gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das Druckspeichersystem 100 mit austauschbarem Abscheideelement 10 enthält einen Druckbehälter 112 mit einem Deckel 106, der an dem oberen Ende 116 angeordnet ist, und welcher zum Austausch des Abscheideelementes 10 abnehmbar ist. Der Deckel 106 hat eine kuppelförmige Gestalt mit einem Flansch, der angeschraubt werden kann. Das Druckspeichersystem 100 enthält des Weiteren ein Abstützelement 104 zur Abstützung des Abscheideelementes 10, sowie ein Mittelrohr 108, welches zentral in dem Abstützelement 104 angeordnet ist. Das Abscheideelement 10 ist zentral an dem Abstützelement 104 durch Aufnahme des Mittelrohres 108 in einer Aufnahmevorrichtung 38 des Abscheideelementes 10 montiert. Nachdem der Druckbehälter 112 mittels des Deckels 106 geschlossen ist, ist das Abscheideelement 10 axial fixiert, dadurch dass der Deckel 106 auf das Griffelement 34, das an der oberen Endscheibe 20 angeordnet ist, drückt und die Einführkontur 42 des Abscheideelements 10 auf das Abstützelement 104 aufgeschoben ist. Das Abscheideelement 10 trennt daher eine Rohseite 52 von einer Reinseite 50 des Druckspeichersystems 100. Ein Abflusskanal 114 für das abgeschiedene Fluid ist in das Abstützelement 104 integriert. Im Betrieb tritt der Luftstrom in das Abscheideelement 10 von der Rohseite 52 aus ein; das Öl wird abgeschieden, während die Luft durch den Filterkörper 12 in Strömungsrichtung 54 zur radial inneren Reinseite 50 des Abscheideelementes 10 fließt; die gereinigte Luft tritt durch zumindest eine Einlassöffnung 110 im Mittelrohr 108 in das Mittelrohr 108 ein; und anschließend wird die gereinigte Luft im Mittelrohr 108 zum Reinseitenauslass (nicht dargestellt) des Druckspeichersystems 100 abgeleitet.
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Das Abscheideelement 10 zum Abscheiden eines Fluides aus einem Medienstrom, insbesondere einem Luftstrom, umfasst einen hohlzylindrischen, als Koaleszenzelement wirkenden Filterkörper 12, der zumindest ein Stützelement (Mantel) 14, insbesondere ein Stützrohr mit einer Vielzahl von Fließöffnungen 110, und ein radial außen angeordnetes erstes Filtermedium 16 enthält, das bevorzugt um den Mantel 14 gewickelt ist, und bevorzugt ein zweites Filtermedium 18, das bevorzugt um ein zweites Stützelement (Mantel) 15 gewickelt ist, wobei der Filterkörper 12 eine Rohseite 52 von einer Reinseite 50 des Abscheideelementes 10 trennt. Zusätzlich enthält das Abscheideelement 10 eine erste obere Endscheibe 20 und zweite untere Endscheibe 22, welche entsprechend an entgegengesetzten oberen und unteren Stirnseiten 24, 26 des Filterkörpers 12 angeordnet sind, und eine Aufnahmevorrichtung 38, die zentral auf der oberen Endscheibe 20 zur Aufnahme eines Mittelrohrs 108 angeordnet ist, wobei das Mittelrohr 108 bevorzugt definiert wird durch einen inneren hohlen Aufnahmeraum, in welchem der obere Endabschnitt 116 des Mittelrohres 108 aufgenommen werden kann. Des Weiteren stützt die Aufnahmevorrichtung 38 das Abscheideelement 10 auf dem Mittelrohr 108 des Druckspeichersystems 100 ab, wenn das Abscheideelement 10 in dem Druckspeichersystem 100 korrekt eingebaut ist. Der Medienstrom fließt radial durch den Filterkörper 12. Die Flüssigkeit, welche in dem Filterkörper 12 abgetrennt worden ist, läuft aus dem Abscheideelement 10 ab und/oder wird über ein oder mehrere, insbesondere drei bis sechs, Auslassöffnungen 32 in der unteren Endscheibe 22 abgezogen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der obere Endabschnitt 116 des Mittelrohres 108 als eine massive Struktur ausgebildet, die axial das Mittelrohr 108 verschließt. Daher fließt das gesamte Volumen der gereinigten Luft auf der Reinseite 50 durch die Einlassöffnungen 110 in das Mittelrohr 108.
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2 zeigt einen weiteren Längsschnitt des Druckspeichersystems 100 mit einem eingesetzten Abscheideelement 10 gemäß 1, mit Blick auf den oberen Teil des Druckspeichersystems 100.
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Die obere Endscheibe 20 ist bevorzugt aus Blech hergestellt und weist einen zentral angeordneten Vorsprung auf, der sich von dem Filterkörper 12 axial weg erstreckt und die Aufnahmevorrichtung 38 zur Aufnahme des Mittelrohres 108 vorsieht durch Ausbildung eines inneren hohlen Aufnahmeraums, in welchem der obere Endabschnitt 116 des Mittelrohres 108 aufgenommen werden kann. Auf der Außenseite des Aufnahmeraums ist ein Griffelement 34 angeordnet zum axialen Fixieren des Abscheideelementes 10 in einem korrekt eingebauten Zustand in einem Druckspeichersystem 100. Dies wird bevorzugt erzielt durch axialen Druck des Deckels 106 auf das Griffelement 34, wenn der Druckbehälter 112 mittels des Deckels 106 geschlossen ist. Das Griffelement 34 ist ausgelegt als ein äußerer Abschluss der Aufnahmevorrichtung 38. Das Griffelement 34 hat auch noch eine integrierte Verdrehsicherungsstruktur 36, die zum Zusammenwirken mit einer Gegenstruktur 102, die an dem oberen Endstück 116 des Mittelrohres 108 eines Druckspeichersystems 100 angeordnet ist, vorgesehen ist. Zusätzlich ist das Griffelement 34 ausgebildet als eine Einbauhilfe für korrekten Einbau/Ausbau in einem Druckspeichersystem 100. Das Abscheideelement 10 kann am Griffelement 34 ergriffen und von dem Druckbehälter 112 entfernt oder wieder darin eingesetzt werden.
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Die obere Endscheibe 20 weist eine Deckelkontur auf, welche eine Ansammlung von Kondensat aus dem Medienstrom reduziert. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die obere Endscheibe 20 eine bevorzugt flache, ungekrümmte Deckelfläche aufweist, so dass Kondensat einfach abfließen kann. Alternativ könnte eine Kontur, welche sich radial nach außen unter einem Winkel erstreckt, vorteilhaft sein oder es können Abflusskanäle in die obere Endscheibe 20 integriert sein. Auf alle Fälle kann die Ansammlung von Kondensat aus dem Medienstrom auf der oberen Endscheibe 20 verhindert werden.
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3 zeigt eine isometrische Schnittdarstellung des Druckspeichersystems 100 mit einem darin eingesetzten Abscheideelement 10 gemäß 1, mit Blick auf den oberen Abschnitt des Druckspeichersystems 100. Die Abflachung der Verdrehsicherungsstruktur 36 in dem Griffelement 34 ist in dieser Zeichnung klarer erkennbar. Die Verdrehsicherungsstruktur 36 wirkt mit einer korrespondierenden, kongruenten Gegenstruktur 102, die an dem oberen Abschnitt 116 des Mittelrohres 108 angeordnet ist, zusammen.
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In 3 ist am besten zu sehen, dass das Griffelement 34 vorteilhafterweise als eine Einbauhilfe für korrekten Einbau/Ausbau in einem Druckspeichersystem 100 ausgebildet werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Griffelement 34 bevorzugt mit einer Kontur zum Ergreifen per Hand oder Werkzeug versehen, und zwar ausgebildet als Teil eines kreisförmigen Umfangskragens 37 in diesem Ausführungsbeispiel, wobei das Abscheideelement 10 daran ergriffen und angehoben werden kann. Es ist daher möglich, das Abscheideelement 10 zu handhaben, beispielsweise um es aus einer Packung zu entnehmen und in den Druckbehälter 112 des Druckspeichersystems 100 einzusetzen, und, noch wichtiger, um das Abscheideelement 10 aus dem Druckbehälter 112 zu entfernen. Die Kontur zum Ergreifen ist bevorzugt oben am Griffelement 34 angeordnet und begrenzt axial den äußeren Bereich der Ausnehmungsbereiche der Verdrehsicherungsstruktur 36 des Griffelementes 34 auf der oberen Endscheibe 20, wodurch ein Griffbereich in den Ausnehmungsbereichen zur Verfügung gestellt wird, der vorteilhafterweise Platz lässt, um das Abscheideelement 10 zu ergreifen und dessen Entfernen aus dem Einbaubereich zu vereinfachen. Es versteht sich, dass der Begriff „Ausnehmungsbereiche“ nicht notwendigerweise ausdrückt, dass Material ausgeschnitten worden ist. In dem mit einer aus Blech bestehenden oberen Endscheibe 20 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungsbereiche 35 durch plastisches Verformen des Bleches einer reinen zylindrischen Form in radialer Richtung bei zwei entgegengesetzten Positionen erzeugt worden unter Bildung einer hauptsächlich zylindrischen Form mit zwei entgegengesetzten Ausnehmungen 35, welche wiederum jeweils die Form eines Teils eines Zylinders aufweisen können. Daher wird durch diesen einen Formungsprozess die Verdrehsicherungsstruktur 36 einschließlich des Griffbereiches auf dem Griffelement 34 hergestellt.
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4 zeigt einen Längsschnitt des Druckspeichersystems 100 mit einem eingesetzten Abscheideelement 10 gemäß 1, mit Blick auf den unteren Teil des Druckspeichersystems 100.
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Die untere Endscheibe 22 enthält einen Sammelraum 56 für das abgeschiedene Fluid. Das abgeschiedene Fluid tropft in den Bereich der unteren Endscheibe 22 des Abscheideelements 10 und sammelt sich dort in dem Sammelraum 56, der ausgelegt ist als eine ringförmige Vertiefung in Form einer Rinne. Der Sammelraum 56 ist an einer Seite radial begrenzt durch eine radial innere Wandung einer Einführkontur 42, die in das Abscheideelement 10 hineinragt und Auslassöffnungen 32 besitzt. Falls die abgeschiedene Flüssigkeit eine bestimmte Höhe überschreitet, kann sie durch die Auslassöffnungen 32 in den Abflusskanal 114 des Abstützelementes 104 fließen, und kann dann aus dem Druckspeichersystem 100 abfließen und/oder abgezogen werden. Die eine oder mehrere Auslassöffnungen 32 sind bevorzugt in der inneren Wand der Einführkontur 42 des Sammelraums 56 angeordnet. Des Weiteren sind sie bevorzugt in einer axialen Position unterhalb des auf der Rohseite 52 angeordneten radial äußersten Außenrandes 48 der unteren Endscheibe 22 angeordnet, um sicherzustellen, dass die gesamte abgeschiedene Flüssigkeit radial nach innen zum Flansch 118 fließt, der an dem Abstützelement 104 angeordnet ist und radial von der unteren Endscheibe 22 umgeben ist. Als Alternative für die Auslassöffnungen 32 kann der Flüssigkeitsauslasspegel auch festgelegt werden durch die axial oberste radiale Außenkante der unteren Endscheibe 22.
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Die untere Endscheibe 22 weist eine Einführkontur 42 auf, die von der inneren Wand, der Dichtung 44 und einem ringförmigen Kragen 124 gebildet wird, und zur Zentrierung während des Zusammenwirkens mit einem Abstützelement 104 des Druckspeichersystems 100 dient. Wie in 4 gezeigt, ist die Einführkontur 42 bevorzugt definiert durch eine allgemein zylindrischen Form derart, dass das Abscheideelement 10 einfach über den Flansch 118 des Abstützelements 104 geschoben werden kann, welcher, wie in 4 zu sehen, bevorzugt eine zylindrische Dichtfläche 120 und eine konische Rampenfläche 122 am axial oberen Ende zum Führen der Einführkontur 42 aufweist. Die Dichtung 44 ist in einer Dichtungsnut in der inneren Wand der Einführkontur 42 angeordnet, wobei die Wand der Einführkontur 42 die Nut in radial äußerer und axial oberer Richtung begrenzt. An dem axial unteren Ende der unteren Endscheibe 22 begrenzt ein separater ringförmiger Dichtungshalter die Dichtungsnut. Der ringförmige Dichtungshalter kann Teil eines aus Blech bestehenden Federelements 40 sein, welches weiter unten detaillierter beschrieben wird. Das Abscheideelement 10 kann daher in dem Druckbehälter 112 in einer selbstzentrierenden Weise befestigt werden. Integrierte Führung des Abscheideelements 10 während des Einsetzvorgangs in den Druckbehälter 112 ist auf diese Weise sichergestellt. Zusätzlich ist die Dichtung 44 während des Einbaus des Abscheideelements 10 durch den ringförmigen Dichtungshalter geschützt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat die untere Endscheibe 22 eine integrierte Dichtung 44 in Form eines O-Rings zur Abdichtung während des Zusammenwirkens mit der Dichtfläche 120 des Flansches 118 des Abstützelements 104 des Druckspeichersystems 100, wobei die Dichtung 44 in einer ringförmigen Nut in der unteren Endscheibe 22 mittels des Federelements 40, wie unten beschrieben, gehalten wird.
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Die untere Endscheibe 22 hat ein Federelement 40 zur Abstützung des Gewichts des Abscheideelements 10 in einem eingebauten Zustand. Das Federelement 40 liegt auf dem unteren Rand der unteren Endscheibe 22 als kragenförmige Kontur auf und stützt die vorhandenen Federlaschen 41 auf dem Abstützelement 104 ab.
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Das Federelement 40 stellt im eingebauten Zustand einen elektrischen Kontakt mit dem metallischen Abstützelement 104 des Druckspeichersystems 100 her. Eine elektrische Potenzialdifferenz zwischen dem Mantel 14 des Abscheideelementes 10 und dem Druckbehälters 112 des Druckspeichersystems 100 kann sich ausbilden aufgrund des Medienstroms in und um den Filterkörper 12 und den zugehörigen Reibungsprozessen im Inneren 30 des Druckspeichersystems 100. Daher ist die Erdung des Abscheideelements 10 hilfreich, um in der Lage zu sein, hohe Potenzialdifferenzen auszuschließen, welche möglicherweise eine Betriebsgefahr darstellen könnten. Elektrische Isolierung des Abscheideelements 10 und eine mögliche gefährliche Potenzialdifferenz werden daher ausgeschlossen.
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5 und 6 zeigen einen Horizontalschnitt durch Ausführungsbeispiele des Verbindungsbereichs des oberen Abschnittes 116 des Mittelrohrs 108 und der Aufnahmevorrichtung 38, einschließlich des Griffelementes 34, gesehen entlang der Linie A-A in 2. Die Blickrichtung ist vertikal aufwärts. Bei dieser Ansicht ist das Zusammenwirken der Verdrehsicherungsstruktur 36 in Kooperation mit der Gegenstruktur 102 klar ersichtlich. Es ist klar, dass ein Drehen des Griffelements 34 in dieser Position nicht möglich ist, da die Position der Verdrehsicherungsstruktur 36 mit dem Ausnehmungsbereich 35 durch die entsprechende Gegenstruktur 102 fixiert ist. Der obere Bereich 116 des Mittelrohres 108 (1) ist ein massives Teil mit einer zylindrischen Form. An der linken und entgegengesetzten rechten Seite sind abgeflachte Ausnehmungsbereiche als Verdrehsicherungsgegenstrukturen 102 vorhanden. Die Verdrehsicherungsstrukturen 36 an dem Griffelement 34 und in der Aufnahmevorrichtung 38 sind jeweils geprägte Ausnehmungen, beispielsweise geformt als Teile eines Kreises mit einem Mittelpunkt außerhalb der Geometrie des Griffelementes 34, aber andere Formen sind möglich. Wie in 5 gezeigt, kann das Griffelement 34 mit einem kreisförmigen Umfangskragen 37 ausgebildet sein, der Rotationsfreiheit für das Ergreifen des Griffelements 34 ermöglicht.
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Alternativ dazu, wie in 6 gezeigt, kann das Griffelement 34 ohne solch einen Umfangskragen ausgebildet sein und stattdessen nur an den Ausnehmungsbereichen 35 gegriffen werden. Solch eine Konfiguration kann in der unten beschriebenen exemplarischen Ausführungsform angewendet werden.
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7 zeigt eine isometrische Ansicht einer ersten Endscheibe 20 eines Abscheideelementes 10 gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. Die in der 7 gezeigte Endscheibe 20 unterscheidet sich von der Endscheibe 20 der exemplarischen Ausführungsform der 1 bis 5 hauptsächlich in Bezug auf die Ausbildung des Griffelementes 34 und der Übergangszone 124 zwischen der flachen Oberseite 132 und dem oberen Ende des Griffelementes 34. Auch die Endscheibe 20 in 7 ist bevorzugt mit einer Kontur zum Greifen per Hand oder Werkzeug ausgestattet, aber in dieser Ausführungsform ist der Griffbereich an der Außenseite auf den Ausnehmungsbereich 35 beschränkt, der an der Innenseite mit der Verdrehsicherungsstruktur 36 ausgestattet ist. Der Ausnehmungsbereich 35 umfasst eine glatte Übergangszone 124, die sich von der flachen Oberseite 132 zum radial innersten Punkt des Ausnehmungsbereiches 35 erstreckt, wobei die Übergangszone 124 einen relativ großen Radius hat. Der Radius der Übergangszone 124 ist vorteilhaft in Bezug auf die Herstellung der ersten Endscheibe 20, besonders in Bezug auf die Formung des Bereichs der Verdrehsicherungsstruktur 36. Daher kann das Strecken des Blechmaterials während des Formens des Materials auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten werden, so dass Spannungen in dem Material reduziert werden.
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Das Abscheideelement 10 kann am Griffelement 34 gegriffen und angehoben werden. Es ist daher möglich, das Abscheideelement 10 zu handhaben, beispielsweise es aus einer Packung zu entnehmen und in den Druckbehälter 112 eines Druckspeichersystems 100 einzusetzen, und, noch wichtiger, das Abscheideelement 10 aus dem Druckbehälter 112 zu entnehmen. Die Kontur zum Greifen ist wieder oben am Griffelement angeordnet und begrenzt axial den äußeren Bereich des Ausnehmungsbereiches 35 der Verdrehsicherungsstruktur 36 des Griffelements 34 auf der ersten Endscheibe 20, wodurch ein Griffbereich in dem Ausnehmungsbereich 35 vorgesehen ist, der vorteilhaft Platz zum Greifen des Abscheideelements 10 vorsieht und es einfacher macht, dieses aus dem Einbaubereich zu entfernen.
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In der in 7 gezeigten Ausführungsform mit einer oberen Endscheibe 20 aus Blech werden die beiden Ausnehmungsbereiche 35 durch plastische Verformung des Blechs in radialer Richtung in den beiden entgegengesetzten Positionen aus einer rein zylindrischen Form in eine hauptsächlich zylindrische Form mit zwei entgegengesetzten Ausnehmungen 35 ausgebildet, die durch eine glatte Übergangszone 124 von der flache Oberseite 132 zu dem oberen Ende des innersten Radius der Ausnehmungsbereich 35 gebildet sind. Daher wird durch diesen einen Formungsprozess die Verdrehsicherungsstruktur 36 einschließlich des Griffbereiches des Griffelements 34 in einem relative einfachen und wirtschaftlichen Prozess geformt, wobei niedrige Materialspannungen und eine hohe Lebensdauer der Endscheibe gewährleistet sind. Der Griffbereich am Außenumfang der Griffelementes 34 korrespondiert daher mit der Verdrehsicherungsstruktur 36 an der radial inneren Fläche des Griffelementes 34.
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Die erste Endscheibe 20 der in 7 gezeigten Ausführungsform hat auch eine Deckelkontur, welche die Ansammlung von Kondensat aus dem Medienstrom reduziert. Vorteilhafterweise hat die Endscheibe 20 eine bevorzugt flache ungekrümmte Deckelfläche, ausgebildet durch zwei flache Oberseiten 130, 132 mit einer Stufe von der ersten Oberseite 130 zu der zweiten Oberseite 132, so dass Kondensat leicht abfließen kann. Alternativ können die zwei Oberseiten 130, 132 eine Kontur aufweisen, welche sich unter einem Winkel radial nach außen erstreckt, oder es können Entleerungskanäle in die Endscheibe 20 integriert sein. Auf jeden Fall kann so an der oberen Endscheibe 20 die Ansammlung von Kondensat aus dem Medienstrom verhindert werden. Eine Ausbildung der oberen Endscheibe 20 in der Form eines Deckels mit zwei flachen Oberseiten 130, 132, getrennt durch eine Stufe, ist vorteilhaft im Hinblick auf das Einbringen der ersten und zweiten Filtermedien 16, 18 in den zylindrischen Filterkörper 12.
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In 8 wird ein Längsschnitt der ersten Endscheibe gemäß 7 gezeigt. Die Ausnehmungsbereiche 35 mit dem innersten Radius der Verdrehsicherungsstruktur 36 im Griffelement 34 sind deutlicher erkennbar in dieser Darstellung. Das Griffelement 34 ist dargestellt als Außenseite der Aufnahmevorrichtung 38 des Mittelrohrs 108 eines Druckspeichersystems 100. Die Verdrehsicherungsstruktur 36 wirkt mit einer korrespondierenden, kongruenten Gegenstruktur 102 zusammen, die an einem oberen Teil 116 des Mittelrohrs 108 angeordnet ist. In 8 ist die Kontur der Endscheibe 20, ausgebildet für sicheres Greifen des Griffelements 34 für die Handhabung, wie etwa Einsetzen des Abscheideelementes 10 in den Druckbehälter 112 des Druckspeichersystems 100 oder seine Entnahme von dem Druckbehälter 112, deutlich dargestellt. An dem Außenrand 46 der Endscheibe 20 ist auch die radial einwärts gebogene Kröpfung 60 der Endscheibe 20 als Dichtkontakt bezüglich des Filterkörpers 12 klar erkennbar.
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Der Abstand zwischen einwärts gebogener Kröpfung 60 und dem Filtermedium 18 des Filterkörpers 12 kann zusätzlich mit einem Klebstoff ausgefüllt sein, um einen fluiddichten Kontakt zu erzielen.
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9 zeigt einen Längsschnitt eines Druckspeichersystems 100 mit einem eingesetzten Abscheideelement 10 mit der ersten Endscheibe 20 wie in 7 und 8 gezeigt gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform des in 9 gezeigten Druckspeichersystems 100 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform des Druckspeichersystems 100 durch die unterschiedliche Ausbildung der ersten Endscheibe 20 des Abscheideelementes 10, die die unterschiedliche Ausbildung des Griffbereichs des Griffelementes 34 als äußere Seite der Verdrehsicherungsstruktur 36 sowie die Übergangszone 124 zwischen der flachen Oberseite 132 und dem oberen Ende des Griffelementes 34 aufweist. Es ist daher vorteilhaft möglich, das Abscheideelement 10 zu handhaben, beispielsweise es aus einer Packung zu entnehmen und in den Druckbehälter 112 eines Druckspeichersystems 100 einzusetzen, und, noch wichtiger, das Abscheideelement 10 aus dem Druckbehälter 112 zu entnehmen.
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Die Verdrehsicherungsstruktur 36 in der in der besonderen Ausführungsform der Endscheibe 20 der 7 und 8 verwirklichten Ausbildung verhindert vorteilhaft, dass das Abscheideelement 10 sich in dem Druckbehälter 112 durch Fluidbewegung und/oder Vibrationen während des Betriebs des Druckspeichersystems100 dreht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1694424 A1 [0003]
- DE 8501736 U1 [0004]