DE19645007A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases - Google Patents
Vorrichtung zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines GasesInfo
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Description
Adsorptionsfraktionierung wird insbesondere beim Trocknen von Druckluft
angewandt. Druckluft ist ein Energieträger für Produktionsprozesse. Moderne
Produktionsmethoden und Prozeßabläufe stellen immer höhere Anforderungen
an die Druckluftqualität. Es genügt heutzutage nicht mehr, eine bestimmt
Menge Druckluft bereitzustellen, sondern die Druckluft muß auch definierten
Reinheitskriterien genügen. Dabei steht die Forderung nach trockener, saube
rer Druckluft im Vordergrund. Bei der Adsorptionsfraktionierung lagern sich
Wassermoleküle aus der Luft an ein Adsorbens an.
Eine Vorrichtung zum Adsorptionsfraktionieren wird beispielsweise in der
Schrift "Trockene Druckluft. Mit Sicherheit ein reiner Gewinn." der Firma
Ultrafilter GmbH, Büssingstraße 1, D-42781 Haan, beschrieben. Die Schrift
trägt die Kennzeichnung T.997.004.03.D 10.95. Mit der Vorrichtung kann
Druckluft kontinuierlich getrocknet werden. Dazu weist die Vorrichtung zwei
mit Adsorbens gefüllte Behälter auf. Beim Betrieb der Vorrichtung durch
strömt feuchte Luft einen der Behälter und wird dabei getrocknet, während
gleichzeitig ein Teil der in dem Behälter getrockneten Luft in den anderen
Behälter geführt wird und dort in umgekehrter Strömungsrichtung das
Adsorbens regeneriert, d. h. Wassermoleküle von dem Adsorbens aufnimmt.
Die auf diese Weise wiederbefeuchtete Luft entspannt sich bei der Regene
rierung und wird an die Umgebung entlassen.
Eine andere Vorrichtung zum Adsorptionsfraktionieren von Gasen wird in
der EP 0 168 336 B1 beschrieben. Die Schrift weist zahlreiche Informatio
nen zu Details der Adsorptionstechnik auf, etwa zur Prozeßsteuerung.
Die Montagekosten für den Aufbau solcher Vorrichtungen tragen erheblich
zu deren Kosten bei. Dabei hängen die Kosten von der Anzahl einzeln
zusammenzusetzender Bauteile und deren Herstellungskosten ab.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases anzugeben, die
einen geringen Herstellungs- und Montageaufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei der erfindungsgemaßen Vorrichtung sind der Gaseinlaß, der Gasauslaß
und der Nebenstromauslaß zu einem gemeinsamen Funktionsblock geführt,
welcher die Leitungsverschaltung, das erste und zweite Wechselventil, sowie
gegebenenfalls weitere Bauteile, enthält. Der Funktionsblock kann in einer
Fabrik gefertigt und geprüft werden, so daß entsprechende Montageschritte
am Betriebsort oder bei der Endmontage der Vorrichtung nicht mehr ausge
führt werden müssen.
Ein Vorteil ist, daß gleiche Funktionsblöcke mit unterschiedlichen Anord
nungen von Behältern zu erfindungsgemäßen Vorrichtungen kombiniert sein
können. So sind beispielsweise Kombinationen mit niedrigen oder hohen
Behältern und mit nur zwei oder zwanzig Behältern möglich. Funktions
blöcke für erfindungsgemaße Vorrichtungen können daher im voraus produ
ziert und auf Lager gehalten werden.
Zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren wird mindestens ein Paar von
Adsorbens enthaltenden Behältern eingesetzt, nämlich ein erster und ein
zweiter Behälter. Bei besonderen Ausgestaltungen der Vorrichtungen kommen
weitere mit Adsorbens gefüllte Behälter zum Einsatz. Der Anzahl der
Behälter wird keine Obergrenze gesetzt. Die Behälteranzahl ist meistens
gerade. Bei bestimmten Ausgestaltungen kommen aber auch ungerade Behäl
teranzahlen vor.
Der erste und der zweite Behälter weisen einen gemeinsamen, über ein
erstes Wechselventil verzweigten Gaseinlaß und einen gemeinsamen über ein
zweites Wechselventil verzweigten Gasauslaß auf, wobei die beiden Behälter
im Bereich des Gasauslasses über eine Bypassleitung verbunden sind. Im
Bereich des Gaseinlasses sind die beiden Behälter einzeln absperrbar mit
einem Nebenstromauslaß verbunden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind der Gaseinlaß und
der Nebenstromauslaß miteinander verbunden, wobei der Nebenstromauslaß
verzweigt ist und jeweils ein Zweig zu dem ersten und zu dem zweiten
Behälter geführt ist. Der Gaseinlaß und der Nebenstromauslaß nutzen ge
meinsame Leitungsbauteile, so daß der erste und der zweite Behälter jeweils
nur einen Anschluß gemeinsam für den Nebenstromauslaß und den Gaseinlaß
haben. Andere Ausgestaltungen weisen eine Mehrzahl von Anschlüssen an
den Behältern für Nebenstromauslaß und Gaseinlaß auf. In beiden Zweigen
des Nebenstromanschlusses liegt jeweils ein Absperrventil zum einzelnen Ab
sperren der Behälter. Bei einer anderen Variante der Ausgestaltungen werden
Dreiwegeventile, beispielsweise an einer Verzweigung im Nebenstromauslaß,
verwendet.
Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemaßen Vorrichtung haben einen
Vorfilter im Gaseinlaß und/oder einen Nachfilter im Gasauslaß. Vorzugsweise
liegen der Vorfilter bzw. der Nachfilter in einer Sammelleitung im Gaseinlaß
bzw. im Gasauslaß, wobei die Sammelleitung in Richtung auf die beiden
Behälter zu verzweigt wird. Weitere Ausgestaltungen weisen mehrere Vor
filter bzw. Nachfilter in Reihen- und/oder Parallelschaltung und an ver
schiedenen Stellen im Gaseinlaß bzw. Gasauslaß auf.
Im Bereich des Gasauslasses sind die beiden Behälter über eine Bypass
leitung miteinander verbunden. Bei einer günstigen Ausgestaltung setzen
Anschlüsse der Bypassleitung an Leitungsteilen des Gasauslasses an. In einer
Ausgestaltungsvariante weisen der erste und/oder der zweite Behälter einen
von dem Gasauslaß beabstandet liegenden Bypassanschluß auf, wobei der By
passanschluß jedoch in räumlicher Nähe zum Gasauslaß liegt.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Vorrichtung enthält der Funk
tionsblock eine Funktionssteuerung, die beim Betrieb der Vorrichtung Auf
gaben der Prozeßsteuerung übernimmt, beispielsweise eine Ventilsteuerung.
Bei günstigen Weiterbildungen weist der Funktionsblock einen Gaseinlaß
anschluß auf. Der Gaseinlaßanschluß ist über eine im Funktionsblock liegen
de Anschlußleitung mit einem an dem Funktionsblock befestigten Vorfilter
verbunden. Bei einer anderen Weiterbildung weist der Funktionsblock statt
dessen oder gleichzeitig einen Gasauslaßanschluß auf, der über eine im
Funktionsblock liegende Anschlußleitung mit einem an dem Funktionsblock
befestigten Nachfilter verbunden ist. Zweckmäßigerweise werden der Vorfilter
bzw. der Nachfilter von dem Funktionsblock gehalten. Besonders günstig
sind Vorrichtungen mit einem Vorfilter und einem Nachfilter, die an zwei
gegenüberliegenden Außenseiten des Funktionsblocks befestigt sind, vorzugs
weise der Vorfilter unten und der Nachfilter oben am Funktionsblock. Bei
erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit wenigstens einem der Filter ist es
vorteilhaft, daß der Filter an eine Filterrückstandsableitung angeschlossen ist,
die zum Funktionsblock geführt ist. So können Filterrückstände, beispiels
weise Öl oder Wasser, abgeleitet werden. Vorteilhaft sind auch Varianten
dieser Ausgestaltung, bei denen der Funktionsblock eine absperrbare Ablaß
vorrichtung enthält, mit der die Filterrückstandableitung verbunden ist.
Zweckmäßige Weiterbildungen davon weisen von einer Funktionssteuerung
steuerbare Absperrventile auf. Darüber hinaus ist die Verwendung von Filter
rückstandssammlern sinnvoll, die am Filter und/oder am Funktionsblock mit
der Filterrückstandsableitung verbunden sind.
Wie bereits beschrieben, enthält der Funktionsblock Leitungen oder Lei
tungsteile. Günstig ist es, wenn der Funktionsblock mindestens ein Kanal
formbauteil mit kanalartigen Aussparungen aufweist. Durch ein solches
Kanalformbauteil bzw. durch Zusammensetzen mehrerer solcher Kanalform
bauteile werden kanalartige Leitungen gebildet. Die Kanalformbauteile können
kostengünstig hergestellt werden, beispielsweise in einem Spritzgußverfahren.
In verschiedenen Ausgestaltungsvarianten werden mit einem solchen Kanal
formbauteil ein oder mehrere Leitungen ganz oder teilweise gebildet. Beson
ders günstig ist ein Kanalformbauteil mit einer Kanalverzweigung, an der
das Kanalformbauteil eine Aussparung zur Aufnahme eines Ventils, ins
besondere eines Wechselventils aufweist. Bevorzugt werden Weiterbildungen
bei denen das Kanalformbauteil mindestens zwei Kanäle aufweist, die in
nerhalb des Kanalformbauteils keine Verbindung zueinander haben. Eine
solche Integration mehrerer Leitungen bzw. Leitungsteile in ein Bauteil
vereinfacht Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erheblich. Zweckmäßige Weiterbildungen weisen weitere Aussparungen in
dem Formbauteil auf, z. B. zur Aufnahme oder zur Befestigung einer
Funktionssteuerung, von Bedien- und Anzeigeelementen und/oder von Teilen
eines Filters.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind das erste und/oder
das zweite Wechselventil passive Wechselventile, deren Ventilzustand durch
die Druckverhältnisse am Ventil bestimmt ist. Passive Wechselventile benöti
gen keine Ventilsteuerung, wodurch sich eine Steuerung der Vorrichtung
vereinfachen läßt. Zweckmäßigerweise liegen das erste und/oder das zweite
Wechselventil an der Verzweigung einer Sammelleitung und erlauben gleich
zeitig einen Gasstrom von der Sammelleitung nur in einen Teil der Zweig
leitungen.
Das Absperren der beiden Behälter gegen einen entfernt von ihnen liegenden
Ausgang des Nebenstromauslasses erfolgt durch ein oder, vorzugsweise,
durch pro Behälter ein elektronisch steuerbares Auslaßventil. Beides ermög
licht beispielsweise eine zentrale elektronische Betriebssteuerung der Vor
richtung. Günstig ist es, wenn das bzw. die elektronisch steuerbaren Aus
laßventile jeweils eine Elektronikeinheit aufweisen, die an dem Auslaßventil
gehaltert ist. Dadurch wird von dem bzw. den Ventilen eine Tragefunktion
für die Elektronikeinheit übernommen. Die Ventile wiederum werden übli
cherweise aufgrund eines festen Einbaus von einer Leitung bzw. Leitungs
bauteilen getragen. Ein zusätzliches Befestigen der Elektronikeinheit ist somit
nicht erforderlich.
Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung weist der Funktionsblock an einer
Außenseite mindestens ein Anzeigeelement auf, an dem z. B. ein Ventilzu
stand oder ein Gasdruckwert ablesbar ist, insbesondere eine Druckdifferenz.
Der Ventilzustand gibt beim Betrieb der Vorrichtung eine wesentliche Infor
mation über den gesamten Betriebszustand, z. B. darüber, in welchem
Behälter gerade Gas getrocknet wird und in welchem Behälter gerade Adsor
bens regeneriert wird. Ein Gasdruckwert, insbesondere eine Druckdifferenz,
gibt weitere Betriebsinformationen wieder. Beim Vorhandensein eines Vor
filters und/oder eines Nachfilters kann mit Hilfe der Druckdifferenz zwischen
zwei Filteranschlüssen entschieden werden, ob ein Auswechseln des Filter
mittels erforderlich ist.
Bevorzugt werden Ausgestaltungen der Vorrichtung, bei denen das minde
stens eine Paar von Behältern über ein System von vier Busleitungen mit
dem Funktionsblock verbunden ist. Die Busleitungen sind gebündelt oder
separat voneinander angeordnet. Zwei Busleitungen sind Teil des Gaseinlasses
und die zwei anderen Teil des Gasauslasses, wovon je eine mit dem ersten
Behälter und je eine mit dem zweiten Behälter verbunden ist. Bei Ausgestal
tungen mit weiteren Behältern sind auch diese Behälter an das System
angeschlossen.
Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung so weitergebildet, daß sie mindestens
einen Behälterkorpus aufweist, mit jeweils mindestens einem Behälterhohl
raum und jeweils mindestens einem Leitungshohlraum, wobei der Behäl
terhohlraum zwei an voneinander beabstandeten Außenseiten des Behälterkor
pus liegende Hohlraumöffnungen hat. Ein solch kompakter Aufbau erleichtert
den Austausch des Adsorbens, insbesondere wenn das Adsorbens in aus
tauschbaren Kartuschen liegt. Der Leitungshohlraum dient der Verbindung
des Behälterhohlraumes zum Funktionsblock. Bei einer Ausgestaltung mit
einem System von vier Busleitungen und mit einem Behälterkorpus, der
Leitungshohlräume aufweist, sind Verbindungen zwischen den Busleitungen
und entsprechenden Leitungshohlräumen vorhanden, die beispielsweise durch
Anbohren, Anschneiden oder Anstechen des Behälterkorpus, hergestellt
wurden.
Im allgemeinen sind jedem Behälterhohlraum mindestens zwei Leitungshohl
räume zugeordnet. Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Leitungs
hohlraum gasdicht mit einer Gassperre in zwei Teilhohlräume unterteilt
wobei sich jeder Teilhohlraum von der Gassperre zu einer Hohlraumöffnung
erstreckt. Somit reicht es aus, daß jedem Behälterhohlraum nur ein, unter
teilter, Leitungshohlraum zugeordnet ist.
Unter anderem aus Gründen der Reduzierung von Fertigungskosten, ist es
günstig, wenn der Behälterkorpus extrudiert ist.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist der Behälterkorpus zwei Behälterhohl
räume und zwei Leitungshohlräume auf, die beide wie beschrieben mit einer
Gassperre unterteilt sind. Die vier Hohlräume sind langgestreckt und unge
fähr parallel zueinander angeordnet. Diese Weiterbildung bietet ein hohes
Maß an Integration von Bauteilen und erlaubt damit eine kostengünstige
Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Zweckmäßig ist es, wenn die Vorrichtung an den beabstandeten Außenseiten
des Behälterkorpus einen Hohlraumverbinder aufweist, vorzugsweise an den
beiden beabstandeten Außenseiten je einen Hohlraumverbinder, wobei der
Hohlraumverbinder den mindestens einen Behälterhohlraum mit einem Lei
tungshohlraum verbindet. Ein solch modularer Aufbau zur Bildung und
Verbindung von Behältern bietet fertigungstechnische Vorteile.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Hohlraumverbinder ein den Behäl
terhohlraum an der Behälterhohlraumöffnung zur Behälterumgebung gasdicht
abschließendes Schließmittel, z. B. ein Deckel oder ein Boden ist. Ein
zusätzliches Schließbauteil ist damit nicht mehr erforderlich.
Günstig ist weiterhin eine Ausgestaltung, bei der der Hohlraumverbinder ein
das Gewicht des Behälterkorpus tragender Fuß ist.
Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Vorrichtung werden anhand
der Zeichnung erklärt. Es werden weitere Merkmale und Vorteile der
Vorrichtung angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungs
beispiele beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem Funktionsblock, an dem ein
Vorfilter und ein Nachfilter befestigt sind, und mit zwei Be
hältern,
Fig. 2 den Funktionsblock in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 ein Kanalformbauteil in Draufsicht und
Fig. 4 das Kanalformbauteil in perspektivischer Darstellung.
In Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemä
ßen Vorrichtung dargestellt. Zwei Behälterhohlräume 46 liegen zusammen
mit jeweils einem ihnen zugeordneten Leitungshohlraum 48 in einem Behäl
terkorpus 42. Die Leitungshohlräume 48 sind jeweils gasdicht mit einer
Gassperre 49 in zwei Teilhohlräume unterteilt. Die Verbindung der Behäl
terhohlräume 46 zu den Leitungshohlräumen 48 erfolgt über einen auslaßsei
tigen Hohlraumverbinder 44 (oben) und über einen einlaßseitigen Hohlraum
verbinder 45 (unten). Die Verbindung wird über Leitungsstücke jeweils
zwischen Hohlraumöffnungen 47 hergestellt. Die Leitungsstücke in dem
einlaßseitigen Hohlraumverbinder 45 gehören zusammen mit den beiden unte
ren Teilhohlräumen den Einlaßbusleitungen 40 und Leitungsstücken im
Funktionsblock 16 zu dem Gaseinlaß 3. Die Leitungsstücke in dem aus
laßseitigen Hohlraumverbinder 44 gehören zusammen mit den beiden oberen
Teilhohlräumen, den Auslaßbusleitungen 41 und Leitungsstücken im Funk
tionsblock 16 zu dem Gasauslaß 6.
Das Behälterpaar 44 mit dem ersten Behälter 1 und dem zweiten Behälter
2 ist neben dem Funktionsblock 16 angeordnet. Dieser enthält das erste
passive Wechselventil 4 im Gaseinlaß 3 und das zweite passive Wechselven
til 5 im Gasauslaß 6. Der Gaseinlaß ist an einen Vorfilter 12 angeschlossen,
der wiederum über eine Anschlußleitung 17 eine Verbindung zu dem Gas
einlaßanschluß 20 besitzt. Weiterhin hat der Vorfilter 12 über eine Filter
rückstandsableitung 18 eine Verbindung zu dem Funktionsblock, wobei die
Filterrückstandsableitung 18 in dem Funktionsblock 16 weitergeführt ist. An
ein Leitungsstück des Gasauslasses 6 ist der Nachfilter 14 angeschlossen.
Über eine Anschlußleitung 17 besitzt er eine Verbindung zum Gasauslaß
anschluß 21. Auch der Nachfilter 14 ist an eine Filterrückstandsableitung 18
angeschlossen, die jedoch am Funktionsblock 16 endet. Sie wird nicht
benutzt und existiert lediglich aus fertigungstechnischen Gründen. Der Funk
tionsblock 16 weist drei Magnetventile 28 auf, die der Ansteuerung der drei
im linken unteren Teil des Funktionsblocks 16 dargestellten Ventile dienen.
Die elektrischen Verbindungen dorthin sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Die
drei Magnetventile sind über elektrische Leitungen mit der Steuerungselek
tronikeinheit 27 verbunden, die wiederum mit einem Bedienelement 29 und
einem Anzeigeelement 23 verbunden ist. Die beiden unterhalb des Anzeige
elementes 23 liegenden elektrischen Leitungen führen von der Steuerungselek
tronikeinheit 27 zu elektrischen Anschlüssen an der rechten Außenseite des
Funktionsblocks 16. Sie dienen der Kontrolle und der Fehlerdiagnose,
beispielsweise durch einen Servicetechniker am Betriebsort der Vorrichtung.
Wesentliche Informationen über den Betriebszustand können aber auch am
Anzeigeelement 23 abgelesen werden. Das Bedienelement 29 erlaubt die
manuelle Bedienung der Vorrichtung, etwa dem Ein- bzw. Ausschalten oder
der manuellen Steuerung der Ventile im Funktionsblock 16.
Die Funktionen der im linken unteren Teil des Funktionsblocks 16 liegenden
Ventile und weiterer Details des Funktionsblocks 16 werden anhand von
Fig. 2 erläutert. Das erste Auslaßventil 8 befindet sich in einem Zweig des
Nebenstromauslasses 11, der den Gaseinlaß 3 mit dem Schalldämpfer 10
verbindet, der wiederum mit der Umgebung des Funktionsblockes 16 ver
bunden ist. Das erste Auslaßventil 8 ist als ein Membranventil ausgeführt,
welches mit Hilfe einer von ihm gehaltenen Ventilsteuerplatine 24 von einem
der Magnetventile 28 ansteuerbar ist. Das zweite Auslaßventil 9 befindet
sich in einem anderen Zweig des Nebenstromauslasses 11, der den Gaseinlaß
3 mit dem Schalldämpfer 10 verbindet. Es wird von einem anderen der
Magnetventile 28 über seine Ventilsteuerplatine 24 angesteuert. Dem Ablaß
ventil 30 ist das dritte der Magnetventile 28 zugeordnet. Es erlaubt ein
Ablassen von Filterrückständen über die Filterrückstandsableitung 18 aus der
Ablaßöffnung für Filterrückstände 31. Die beiden Differenzdruckaufnehmer
26 dienen der Zustandskontrolle der Filtermittel in den in Fig. 1 darge
stellten Filtern 12, 14. Ist die Druckdifferenz zu groß, löst der Differenz
druckaufnehmer über eine nicht gezeigte Leitung in der Steuerungselektronik
einheit 27 ein Signal aus, daß das Filtermittel ausgewechselt werden muß.
Diese Information wird durch Leuchten einer Leuchtdiode in dem Anzeige
element 23 nach außen sichtbar gemacht. Bei Varianten der bestehenden
Ausführungsform wird die Information statt dessen oder zusätzlich auf andere
optisch erkennbare Weise oder durch ein akustisches Signal deutlich ge
macht. Im oberen linken Bildteil von Fig. 2 ist die Bypassleitung 7 mit
einer in ihr angeordneten Bypassdrossel 19 dargestellt. Bei Weiterbildungen
der Ausführungsform ist die Drosselwirkung der Bypassdrossel von der
Steuerungselektronikeinheit 27 aus steuerbar, beispielsweise indem ein Öff
nungsquerschnitt in der Bypassdrossel 19 verändert wird.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ein Kanalformbauteil 35 mit zwei Hauptkanälen
32, die innerhalb des Kanalformbauteils keine Verbindung zueinander haben,
zwei Zweigkanälen 36, einem Ventilsitz 34 und zwei Filteranschlüssen 33,
die jeweils über eine durch das Kanalformbauteil 35 durchgehende Bohrung
mit einem der beiden Hauptkanäle 32 verbunden sind.
Die Kanäle 32, 36 in dem Kanalformbauteil 35 werden durch ein zweites,
nicht gezeigtes Kanalformbauteil oder durch eine Abdeckung zu geschlosse
nen Gasleitungsstücken ergänzt. Das zweite Kanalformbauteil bzw. die
Abdeckung ist an der in Fig. 4 oben liegenden Seite des Kanalformbauteils
35 anzuordnen. Es können auch mehrere andere Kanalformbauteile und/oder
Abdeckungen verwendet werden. Als Abdeckungen sind auch andere Bauteile
des Funktionsblocks, z. B. ein Formgehäuse, verwendbar.
Das Kanalformbauteil 35 dient zum Aufbau eines Gaseinlasses. Beim Betrieb
einer so aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung strömt Gas von dem
Gaseinlaßanschluß 20 aus durch den sich daran anschließenden Hauptkanal
32 zu dem linken Filteranschluß 33. Über einen nicht gezeigten Filter
strömt es durch den rechten Filteranschluß 33 in den rechten Hauptkanal 32.
Ein in dem Ventilsitz 34 eingesetztes Wechselventil bestimmt den weiteren
Strömungsweg. So strömt das Gas entweder durch den vorderen oder durch
den hinteren Zweigkanal 36 weiter. Die Zweigkanäle 36 sind mit dem
ersten bzw. mit dem zweiten Behälter verbunden.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Ausführungsform einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung wird wie folgt betrieben: Durch den Gaseinlaßanschluß
20 strömt das zu fraktionierende Gas ein. Es durchquert die untere An
schlußleitung 17 den Vorfilter 12 und wird in den Funktionsblock 16
zurückgeführt. Der Ventilzustand der passiven Wechselventile 4 und 5 ist
abhängig von dem Ventilzustand der aktiven Ventile 8 und 9, von denen
während des Betriebs gleichzeitig eines geschlossen und eines offen ist. Bei
offenem ersten Auslaßventil 8 befindet sich das erste passive Wechselventil
4 in einem Ventilzustand, in dem der Vorfilter 12 gegen die untere der
beiden Einlaßbusleitungen 40 abgesperrt ist. Das Gas strömt also von dem
Vorfilter 12 aus weiter in die obere Einlaßbusleitung 40 und von dort nach
unten und durch den einlaßseitigen Hohlraumverbinder 45 von unten in den
zweiten Behälter 2. Es durchströmt diesen nach oben, wobei sich Moleküle
einer Fraktion des Gases, z. B. Wassermoleküle, an dem im Behälter 2
befindlichen Adsorbens anlagern. Das fraktionierte Gas verläßt den Behälter
2 durch die obere Hohlraumöffnung 47. Es erreicht das zweite passive
Wechselventil 5, das einen Ventilzustand hat, bei dem die untere Auslaßbus
leitung 41 gegen den Nachfilter 14 abgesperrt ist. Folglich kann das fraktio
nierte Gas weiter in den Nachfilter 14 strömen und die Vorrichtung über
die Anschlußleitung 17 an dem Gasauslaßanschluß 21 verlassen. Das fraktio
nierte Gas verläßt die Vorrichtung jedoch nicht vollständig, sondern ein
Teilstrom des fraktionierten Gases durchquert die Bypassleitung 7 und wird
durch die untere Auslaßbusleitung 41 von oben in den ersten Behälter 1
geführt. In dem Behälter 1 regeneriert es das dort befindliche Adsorbens,
wobei es sich entspannt und Moleküle der Fraktion des Gases wieder
aufnimmt. Es verläßt den ersten Behälter 1 durch seine untere Hohlraumöff
nung 47 und strömt durch das offene erste Auslaßventil, den linken Neben
stromauslaß 11 und den Schalldämpfer 10 aus der Vorrichtung. Nach einiger
Zeit werden das zweite Auslaßventil 9 geöffnet und das erste Auslaßventil
8 geschlossen, woraufhin das erste 4 und das zweite 5 passive Wechselventil
umschalten. Als Folge kehrt sich die Strömungsrichtung in beiden Behältern
um, wird das in die Vorrichtung eingeströmte Gas in dem ersten Behälter
1 fraktioniert und wird das Adsorbens in dem zweiten Behälter 2 mit Hilfe
eines Teilstroms des fraktionierten Gases regeneriert.
Anhand der Zeichnung wurde eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung beschrieben, die sich insbesondere zum Trocknen von Luft
eignet. Die Erfindung ist aber keineswegs auf diesen Fall begrenzt, sondern
eignet sich allgemein zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines
Gases.
1
erster Behälter
2
zweiter Behälter
3
Gaseinlaß
4
erstes passives Wechselventil
5
zweites passives Wechselventil
6
Gasauslaß
7
Bypassleitung
8
erstes Auslaßventil
9
zweites Auslaßventil
10
Schalldämpfer
11
Nebenstromauslaß
12
Vorfilter
14
Nachfilter
16
Funktionsblock
17
Anschlußleitung
18
Filterrückstandsableitung
19
Bypassdrossel
20
Gaseinlaßanschluß
21
Gasauslaßanschluß
23
Anzeigeelement
24
Ventilsteuerplatine
25
Bedienelement
26
Differenzdruckaufnehmer
27
Steuerungselektronikeinheit
28
Magnetventil
29
Bedienelement
30
Ablaßventil
31
Ablaßöffnung für Filterrückstände
32
Hauptkanal
33
Filteranschluß
34
Ventilsitz
35
Kanalformbauteil
36
Zweigkanal
40
Einlaßbusleitung
41
Auslaßbusleitung
42
Behälterkorpus
43
Behälterpaar
44
auslaßseitiger Hohlraumverbinder
45
einlaßseitiger Hohlraumverbinder
46
Behälterhohlraum
47
Hohlraumöffnung
48
Leitungshohlraum
49
Gassperre
Claims (22)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases,
insbesondere zum Trocknen oder Reinigen von Luft, mit mindestens
einem Paar (43) von Behältern (1, 2), nämlich aus einem ersten (1)
und einem zweiten (2) Behälter, die einen gemeinsamen, über ein erstes
Wechselventil (4) verzweigten Gaseinlaß (3) aufweisen und einen ge
meinsamen über ein zweites Wechselventil (5) verzweigten Gasauslaß
(6), wobei die beiden Behälter (1, 2) im Bereich des Gasauslasses (6)
über eine Bypassleitung (7) verbunden sind, wobei weiter beide Behälter
(1, 2) im Bereich des Gaseinlasses (3) einzeln absperrbar mit einem
Nebenstromauslaß (11) verbunden sind und wobei insbesondere ein
Vorfilter (12) im Gaseinlaß (3) und/oder ein Nachfilter (14) Gasauslaß
(6) vorhanden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gaseinlaß (3), der Gasauslaß (6) und der Nebenstromauslaß
(11) zu einem gemeinsamen Funktionsblock (16) geführt sind, welcher
die Leitungsverschaltung, das erste (4) und zweite (5) Wechselventil
sowie gegebenenfalls weitere Bauteile enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funk
tionsblock (16) eine Funktionssteuerung (25; 27; 28) enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Funktionsblock (16) einen Gaseinlaßanschluß (20) aufweist und daß an
dem Funktionsblock (16) ein Vorfilter (12) befestigt ist, der über eine
im Funktionsblock liegende Anschlußleitung (17) mit dem Gaseinlaß
anschluß verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Funktionsblock (16) einen Gasauslaßanschluß (21) aufweist und daß
an dem Funktionsblock (16) ein Nachfilter (14) befestigt ist, der über
eine im Funktionsblock liegende Anschlußleitung (17) mit dem Gas
auslaßanschluß verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Filter (12; 14) an eine Filterrückstandsableitung (18) angeschlossen ist,
die zum Funktionsblock geführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Funk
tionsblock (16) eine absperrbare Ablaßvorrichtung (30; 31) enthält, mit
der die Filterrückstandsableitung (18) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vorfilter (12) und der Nachfilter (14) an zwei gegenüberliegenden
Außenseiten des Funktionsblocks (16) befestigt sind, vorzugsweise der
Vorfilter (12) unten und der Nachfilter (14) oben am Funktionsblock
(16).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Funktionsblock (16) mindestens ein Kanalformbauteil (35)
mit kanalartigen Aussparungen (32; 36) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanal
formbauteil (35) an einer Kanalverzweigung eine Aussparung (34) zur
Aufnahme eines Wechselventils (4, 5) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kanalformbauteil (35) mindestens zwei Kanäle (32; 36) aufweist, die
innerhalb des Kanalformbauteils (35) keine Verbindung zueinander
haben.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß das erste (4) und/oder das zweite (5) Wechselventil passive
Wechselventile sind, deren Ventilzustand durch die Druckverhältnisse am
Ventil bestimmt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden Behälter (1, 2) im Bereich des Gaseinlasses (3)
gemeinsam durch ein oder jeweils durch ein elektronisch steuerbares
Auslaßventil (8, 9) einzeln gegen den Nebenstromauslaß (11) absperrbar
sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw.
die elektronisch steuerbaren Auslaßventile (8, 9) jeweils eine Elektronik
einheit (24) aufweisen, die an dem Auslaßventil (8, 9) gehaltert ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich
net, daß der Funktionsblock an einer Außenseite mindestens ein An
zeigeelement (23) aufweist, an dem ein Ventilzustand oder ein Gas
druckwert ablesbar ist, insbesondere eine Druckdifferenz.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich
net, daß das mindestens eine Paar (43) von Behältern (1, 2) über ein
System von vier Busleitungen (40; 41) mit dem Funktionsblock (16)
verbunden ist, wobei zwei Busleitungen (40) Teil des Gaseinlasses (3)
und die zwei anderen (41) Teil des Gasauslasses (6) sind, wovon je
eine (40; 41) mit dem ersten Behälter (1) und je eine (40; 41) mit
dem zweiten Behälter verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorrichtung mindestens einen Behälterkorpus (42) aufweist,
mit jeweils mindestens einem Behälterhohlraum (46) und jeweils minde
stens einem Leitungshohlraum (48), wobei der Behälterhohlraum (46)
zwei an voneinander beabstandeten Außenseiten des Behälterkorpus (42)
liegende Hohlraumöffnungen (47) hat.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl
terkorpus extrudiert ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß
der Leitungshohlraum (48) gasdicht mit einer Gassperre (49) in zwei
Teilhohlräume unterteilt ist, wobei sich jeder Teilhohlraum von der
Gassperre (49) zu einer Hohlraumöffnung (47) erstreckt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl
terkorpus (42) zwei Behälterhohlräume (46) und zwei Leitungshohlräume
aufweist und daß die vier Hohlräume (46; 48) langgestreckt sind und
ungefähr parallel zueinander angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorrichtung an den beabstandeten Außenseiten des Behäl
terkorpus (42) einen Hohlraumverbinder (44, 45) aufweist, der den
mindestens einen Behälterhohlraum (46) mit einem Leitungshohlraum
(48) verbindet.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl
raumverbinder (44, 45) ein den Behälterhohlraum (46) an der Hohl
raumöffnung (47) zur Behälterumgebung gasdicht abschließender Deckel
(44) bzw. Boden (45) ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlraumverbinder (45) ein das Gewicht des Behälterkorpus tragen
der Fuß ist.
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---|---|---|---|
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AT97913184T ATE222791T1 (de) | 1996-10-31 | 1997-10-29 | Adsorptionstrockneranlage und verfahren zu ihrer funktionsüberprüfung |
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PCT/EP1997/005965 WO1998018538A2 (de) | 1996-10-31 | 1997-10-29 | Adsorptionstrockneranlage und verfahren und vorrichtung zu ihrer funktionsüberprüfung |
BR9712401-0A BR9712401A (pt) | 1996-10-31 | 1997-10-29 | Instalação de secagem de adsorção e processo e dispositivo para a verificação do seu estado operacional. |
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US09/302,653 US6200365B1 (en) | 1996-10-31 | 1999-04-30 | Device and method for continuously fractionating a gas by adsorption and in-service testing device |
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Family Applications (1)
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DE1996145007 Withdrawn DE19645007A1 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Vorrichtung zum kontinuierlichen Adsorptionsfraktionieren eines Gases |
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1996
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8141 | Disposal/no request for examination |