Konstruktiv verbessert: Abscheider für Öl-Aerosole

Mini-Tröpfchen jetzt ohne Streckmetall abscheiden

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Selbst die kleinen, gesundheitsgefährdenden Öltröpfchen filtert ein überarbeiteter Prallflächen-Aerosolabscheider aus der Luft. Was für den Einsatz in Großküchen geplant wurde, erfüllt seinen Zweck ebenso beim Abreinigen von Kühlschmierstoff-Aerosolen.

Dr. Ing. Andreas Höfer ist freier Mitarbeiter der Heckmann Maschinenbau und Verfahrenstechnik GmbH in Dörverden-Hülsen

Werden Metalle mit Hilfe von Kühlschmierstoffen bearbeitet, reichern sich in der Umgebungsluft Öl-Aerosole an. Ihre Konzentration muss am jeweiligen Arbeitsplatz auf einem möglichst niedrigen Wert gehalten werden, da sie gesundheitsschädigend sind. Relativ einfach ausfiltern lassen sich die für die Einhaltung bestimmter Grenzwerte massemäßig entscheidenden größeren Tröpfchen, mit 10 µm Durchmesser und größer – etwa durch sogenannte Prallflächen-Aerosolabscheider. Viel schwieriger ist es dagegen, die sehr kleinen Tröpfchen abzuscheiden, die auf Grund ihrer Lungengängigkeit stark zur Gesundheitsgefährdung beitragen.
Um den Abscheidegrad zu verbessern, hat die Heckmann Maschinenbau und Verfahrenstechnik GmbH, Dörverden-Hülsen, ihren seit Jahren in der Raumlufttechnik eingesetzten Edelstahl-Prallflächen-Aerosolabscheider konstruktiv überarbeitet. Dabei wurde auch die Sicherheit gegen das Hindurchschlagen von Flammen erhöht, was vor allem für den Einsatz in Großküchen wichtig ist, wo ebenfalls Öl- und Fett-Aerosole entstehen. Jetzt erfüllt der Abscheider des Typs FS1 selbst die strengen US-amerikanischen Sicherheitsvorschriften.
Besondere Wirkung erzielten die Konstrukteure dadurch, dass sie das Bauteil im Doppelpack verwendeten. Aufbauend auf dem FS1-Abscheider, entwickelten sie für einen weltweit tätigen Gastronomiekonzern den FS1-Tandem. Der eignet sich jedoch auch für anspruchsvolle Einsatzfälle in der Metallbearbeitung. Das Gerät besteht aus zwei gleichartigen Abscheidern FS1, die durch eine bajonettartige Verriegelung miteinander gekoppelt sind. Eine einfache Handbewegung reicht, um sie wieder auseinander zu nehmen, beispielsweise wenn die Lamellenoberflächen gereinigt werden müssen.
Ein weiterer Vorteil für den Anwender liegt darin, dass er kein zusätzliches Filterelement mehr einplanen muss, dass bisher den Prallflächen-Aerosolabscheidern nachgeschaltet wurde, um kleinere Tröpfchen abzufangen. Diese Elemente bestehen aus mehreren Drahtgestrick- oder Streckgitterlagen, die sich jedoch innerhalb kürzester Zeit zusetzen. Dabei steigen ihr Strömungswiderstand und die Brandgefahr, der Abscheidegrad fällt. In Großküchen sollten sie daher schon längst nicht mehr verwendet werden.
Die Wirkungsweise seines verbesserten Einzelabscheiders sowie der Tandem-Version ließ der Hersteller vom Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Aerosolforschung, Hannover, testen. Mit Hilfe eines Test-Aerosols aus Paraffintröpfchen ermittelten dessen Mitarbeiter den Fraktionsabscheidegrad der Geräte, also ihre Fähigkeit, Tröpfchen bestimmter Größenklassen aus der Abluft zu entfernen.
Es zeigte sich, dass der FS1-Tandem wesentlich bessere Abscheidewerte aufweist, als die Konstrukteure es vorausberechnet hatten. Besonders deutlich wird dies bei Tröpfchendurchmessern unter 8 µm. Ursache für die hohen Abscheidewerte des Tandemabscheiders ist einerseits, dass die den Abscheider durchströmende Luft 4fach umgelenkt wird. Zweitens verwirbelt der optimierte Zwischenraum zwischen den beiden Einzelabscheidern die Luft zusätzlich.
Die Forscher konnten zeigen, dass der Tandemabscheider ab einer mittleren Luftgeschwindigkeit von 2,4 m/s deutlich mehr kleinere Tröpfchen abreinigt als die Einzelversion. Es wurden selbst Tröpfchen mit weniger als 2 µm Durchmesser erfasst.
Die überraschend guten Werte der Tandem-Variante lassen den Schluss zu, dass der Abscheidegrad einer Anlage durch das Hinzufügen weiterer Einzel- oder Tandembautypen gravierend verbessert werden kann. Dabei ist die mit der Anzahl der Abscheider zunehmende Wirkung gegenüber kleinen und kleinsten Tröpfchen besonders interessant. Da jedoch der Strömungsverlust mit der Anzahl der Einzelabscheider kräftig ansteigt, hängt deren maximal mögliche Anzahl von der Leistungsfähigkeit des verwendeten Gebläses sowie von der erforderlichen Luftwechselzahl einer Anlage ab. Unter Umständen kann durch den Einsatz des neuen Tandemabscheiders auf zusätzliche Faserfilter sowie aufwendige und störanfällige Elektrofilter verzichtet werden. Hierzu führt das Unternehmen gerade praxisnahe Untersuchungen durch.
Vorteile
Als Vorteile der Edelstahl-Aerosolabscheider FS1 und FS1-Tandem nennt der Hersteller ihre nahezu unbegrenzte Lebensdauer sowie die durch den Selbstreinigungseffekt stark verlängerten Wartungsintervalle. Zudem seien die neuen Bauarten leichter als die herkömmlichen, erforderten weniger Einbauraum und könnten problemlos gereinigt werden. Zudem seien sie preisgünstiger als gleichwertige Abscheider aus Aluminium-Strangpressprofilen oder gewalzten Edelstahlprofilen.
Funktionsprinzip der Prallflächen-Aerosolabscheider: Träge Öltröpfchen kommen nicht mehr mit
Prallflächen-Aerosolabscheider werden aus optischen, hygienischen und preislichen Gründen meist aus zwei miteinander verbundenen Blechschalen hergestellt. In diese Blechschalen sind Lamellen mit nahezu halbkreisförmigem Querschnitt eingearbeitet. Strömt die Abuft durch sie hindurch, wird sie beschleunigt, mehrfach umgelenkt und stark verwirbelt. Dadurch werden die trägeren Ölbestandteile ausgeschleudert. Sie lagern sich an den Lamellenoberflächen an und laufen als Ölfilm aus den Abscheidern heraus. Dieser Selbstreinigungseffekt sorgt dafür, dass Abluftkanäle und Gebläse weitgehend fettfrei bleiben.
Durch die konstruktive Veränderung scheidet der Abscheider FS1 der Heckmann Maschinenbau und Verfahrenstechnik GmbH, Dörverden-Hülsen, jetzt auch kleine und kleinste Aerosoltröpfchen ab. Damit soll sich der Einsatz nachgeschalteter Filterelemente aus Drahtgestrick- oder Streckgitterlagen erübrigen. Deren Problem besteht darin, dass sie sich meist schnell zusetzen, wodurch der Abscheidegrad abfällt und sich die Brandgefahr erhöht.
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