Druckluftmembrantrockner

Dipl.-Ing. Sabine Görden

Für die Bereitstellung von Brenngas, das im Detektor des Gaschromatographen benötigt wird, gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Teilweise wird der Katalysator für die Oxidation im Gaschromatographen direkt integriert, wobei der Anwender eine partikel- und ölfreie Druckluft zur Verfügung stellen muß. Diese Druckluft kann entweder aus dem zentralen Druckluftnetz oder aus Gasflaschen entnommen werden.

Nicht ausreichende Druckluftqualität hat aber eine Schädigung des Katalysatormaterials zur Folge. Der Katalysator muß dann ausgetauscht und entsorgt werden. Zum Schutz des Katalysators und der empfindlichen Bauteile eines Gaschromatographen ist es hier sinnvoll, direkt vor der Abnahmestelle eine Aufbereitungseinheit bestehend aus einem Druckluftfilter und einem Druckluftmembrantrockner Drypoint zu installieren. Der Nachteil bei der Nutzung von Flaschenluft ist der häufige Flaschenwechsel, was personal- und kostenaufwendig ist. Generell besteht der Nachteil der Integration des Katalysators im Gaschromatographen darin, daß die Aufbereitung gerätbezogen ist und jedes Gerät mit einem eigenen Katalysator versehen werden muß.

Die optimale technische Lösung für die Bereitstellung von Brenngas ist die Erzeugung der Null-Luft direkt am Verbraucher, dem Gaschromatographen. Damit wird die erforderliche Luftqualität so erzeugt, daß durch lange Leitungssysteme keine Verschmutzungen mehr in das empfindliche Analysengerät eingetragen werden können. Mit einem Null-Luft-Generator (Abb. 1) lassen sich mehrere Analysengeräte versorgen. Die Generatoren können flexibel für verschiedene Geräte verwendet werden und eignen sich als autarkes System besonders für den mobilen Einsatz in Meßfahrzeugen.

Die Firma Breitfuß Meßtechnik in Harpstedt bietet dazu den Null-Luft-Generator NBS kompakt an. Das Gerät besteht aus einem Pendelkolbenkompressor zur Erzeugung der Druckluft und der entsprechenden Aufbereitung (Abb. 2). Die Umgebungsluft wird über ein Ansaugfilter vom Pendelkolbenkompressor angesaugt und auf 7,5 bar verdichtet. Die bei der nachgeschalteten Kühlspirale anfallende Kondensatmenge wird automatisch abgeschieden. Die Druckluft hat dann einen Drucktaupunkt von ca. 35 °C. Die weitere Entfeuchtung auf einen Drucktaupunkt von ca. -10 °C geschieht über den Druckluftmembrantrockner Drypoint.

Die Reinigung von gasförmigen Schadstoffspuren erfolgt durch die katalytische Oxidation von CO zu CO2, NO zu NO2 und die katalytische Verbrennung von Kohlenwasserstoffen. Ozon wird thermisch zu O2 umgewandelt. Nachgeschaltete Aktivkohlefilter und Purafill entfernen die Schadstoffspuren. Somit wird eine Null-Luft mit einer Reinheit von 99,999% und einer Restfeuchte von 5% erzeugt. Die maximale Null-Luft-Leistung liegt bei 8 l/min.

Der Vorteil der Brenngaserzeugung durch einen Null-Luft-Generator ist durch die kontinuierliche Bereitstellung der Luft in benötigter Qualität gegeben. Das System amortisiert sich in kurzer Zeit, legt man die Kosten für die Flaschenmiete und -füllung und den Personalaufwand der Kalkulation zu grunde. Das Gerät hat einen geringen Platzbedarf und ist durch die geringe Schallemission für Räume mit ständiger personeller Besetzung geeignet.

Die Firma Breitfuß hat sich bei der Entwicklung ihrer Geräte die Erfahrungen mit Drypoint-Druckluftmembrantrocknern im Einsatz an Gaschromatographen zu Nutze gemacht (Abb.3). Im Drypoint-Membrantrockner durchströmt Druckluft mit ca. 6 bar und einem DTP von 35 °C ein Bündel Hohlfasermembranen. Das Membranmaterial ist selektiv durchlässig nur für Wasserdampfmoleküle, nicht aber für andere Luftbestandteile. Durch ein Gefälle in der Wasserdampfkonzentration von der Innenseite der Membran zur Außenseite wird die Feuchtigkeit aus der Druckluft durch die Membran nach außen transportiert. Dort wird sie durch die Spülluft aufgenommen und aus dem Trocknermodul an die Umgebung abgegeben. Die Druckluft wird so auf einen DTP von ca. -10 °C getrocknet. Damit ist gesichert, daß keine Nachkondensation im Gaschromatographen mehr stattfindet und der Katalysator nicht unnötig belastet wird.

Der Druckluftmembrantrockner Drypoint hat den Einsatz von Null-Luft-Generatoren optimiert. Das Drypoint-Modul arbeitet wartungsfrei und zuverlässig, es sind keine umweltbelastenden Trocknungsmittel notwendig. Die Installation geschieht ohne Stromversorung und ist hinsichtlich der Einbau-Lage völlig flexibel. Da die Trocknung immer in Abhängigkeit der Eingangsfeuchte erfolgt, ist die Ausgangsfeuchte immer optimal auf die Umgebungsbedingungen abgestimmt.

Der Druckluftmembrantrocker Drypoint wird allerdings nicht nur im Null-Luft-Generator eingesetzt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Drucklufttrocknungsverfahren ist dieses System besonders als dezentrale Aufbereitung direkt vor der Druckluft-Abnahmestelle, z. B. dem Gaschromatographen, geeignet. Weitere Anwendungen findet der Drypoint-Druckluftmembrantrockner z. B.

• bei pneumatischen Steuerungen im Außenbetrieb:

Die ganzjährige Funktionsfähigkeit wird durch die Installation des Drypoint-Modules vor dem Austritt der Druckluft in den Außenbereich gewährleistet. Die Feuchte wird damit gezielt auf einen Drucktaupunkt unterhalb der niedrigsten zu erwartenden Wintertemperatur eingestellt. Das Modul kann im Bypaß in die Leitung installiert und nur im Winter zugeschaltet werden;

• bei der Aufbereitung der Druckluft als Spindelsperrluft oder für luftüberströmte Meßstäbe:

Das Modul wird platzsparend und effektiv direkt an der Maschine installiert und gewährleistet quasi als Polizeifilter die Druckluftqualität. Somit lassen sich Ausfallzeiten durch Druckluftqualitätsschwankungen günstig und effektiv eliminieren;

• in Laserschneid- und -schweißanlagen:

Die Druckluft wird als Spülluft für den Laserkanal und als Arbeitsluft zum Abblasen von Spänen verwendet. Durch die Trocknung mit Drypoint-Modulen direkt an der Anlage wird Kondensatbildung an den gekühlten Spiegeln verhindert. Die Leistungsfähigkeit des Lasers kann um ein Vielfaches an Betriebsstunden länger gewährleistet werden;

• bei Bauteilprüfungen auf Dichtigkeit, z. B. Benzinleitungen:

Hier wird die Luft zum Abdrücken mit einem Drypoint-Modul aufbereitet. Dies gewährleistet, daß sich keine Ablagerungen auf den Bauteilen aus der Druckluft bilden können;

• in Zwei-Komponenten-Systemen:

Die Komponenten müssen mit einem trockenen Gas überlagert und transportiert werden, da ansonsten eine Reaktion mit der Feuchtigkeit aus der Luft stattfindet und die Systeme inaktiv werden. Mit Drypoint-Modulen getrocknete Druckluft kann hier als Alternative zu Stickstoff eingesetzt werden.

Der Drypoint-Membrantrockner wird in einem Leistungsspektrum von 3 bis 2000 l/min angeboten, um die unterschiedlichsten Anwendungen zu ermöglichen. Die Drucktaupunktabsenkung kann je nach Anforderung und Auslegung zwischen 20 K uns 55 K liegen. Die Druckluftzusammensetzung wird durch die Trocknung nicht verändert und der Trocknungsgrad ist sofort nach Inbetriebnahme ohne Einlaufphase erreicht.

Weitere Informationen cav-209