Coalescence filter for oil mist



The development of application-specific coalescence filters for oil mist with the highest separation performance, low pressure loss and optimal service life is our core competence and one of the central services of UT99.

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Less costs and a higher engine reliability

By integrating our highly efficient oil mist separators, sensible components are reliably protected against contamination. This means you not only benefit from an overall reliable system, but also from extended maintenance intervals and lower life-cycle costs.

Wie funktioniert ein Koaleszenzabscheider?

  1. Einführung der Flüssigkeit: Die zu trennende Flüssigkeit wird in den Koaleszenzabscheider eingeführt.
  2. Koaleszenz: Innerhalb des Abscheiders gibt es spezielle Materialien oder Strukturen, die die Bildung von grösseren Tropfen aus den kleineren ermöglichen. Dies geschieht in der Regel durch das Vorhandensein von Koaleszenzmitteln, die die Oberflächenspannung der Flüssigkeit verringern und so das Zusammenwachsen kleiner Tröpfchen zu grösseren ermöglichen.
  3. Trennung: Diese Tröpfchen sind im Allgemeinen leichter als die Hauptflüssigkeit und steigen daher aufgrund ihrer geringeren Dichte nach oben. Dort können sie gesammelt und abgetrennt werden. Die gereinigte Flüssigkeit wird dann aus dem unteren Teil des Abscheiders entfernt.
  4. Abtrennung der abgeschiedenen Flüssigkeit: Die abgeschiedene Flüssigkeit wird dann durch verschiedene Methoden aus dem System entfernt. Dies kann durch manuelle Entfernung, automatische Entwässerung oder andere Methoden geschehen.

AEROSOLQUELLEN

Aerosole bestehen immer aus einer kontinuierlichen Gasphase und einer dispersen Phase (Partikeln) aus Flüssigkeit und/oder Feststoff. Gasströme gelangen in das Kurbelgehäuse vorbei an Kolbenringen, Turboladerwellen und Ventilschäften. Diese Gasströme werden auch als Blow-By bezeichnet und besteht aus einer Mischung aus Ansaugluft, Abgasen und Kraftstoff, der im Kurbelgehäuse mit Motoröldampf gesättigt wird. Partikeln werden dort entweder durch thermische Prozesse (Kondensation) oder mechanische Vorgänge (z.B. Zerstäubung) gebildet. Sie bestehen fast ausschliesslich aus Motoröl. Zusätzlich können Russ, Asche und Kraftstofftropfen in das Kurbelgehäuse gelangen. Öldampf entstehe an Hot-Spots, z.B. an Kolben oder an Lagern. Der gebildete Öldampf kondensiert in kälteren Bereichen im Kurbelgehäuse unter Bildung neuer Tropfen, dem Wachstum bestehender Tropfen oder der Benetzung von Makroskopischen Oberflächen (z.B. Wänden) aus. Mechanisch können Partikel an Kolbenringen, Kühldüsen und an bewegten Motorkomponenten (z.B. Wellen) entstehen. Aufgrund vieler unterschiedlicher Aerosolquellen und der zwei sehr unterschiedlichen Entstehungsmechanismen (Thermisch vs. Mechanisch) liegt im Kurbelgehäuse von Verbrennungsmotoren ein sehr breitverteiltes Aerosol vor, dass sich von wenigen 10 nm Durchmessern bis weit über 100 um erstreckt

ANFORDERUNGEN

Die Kurbelgehäuseentlüftung muss zwei Hauptaufgaben erfüllen:

1. Blow-By Gase von Partikeln befreien:

- Ideal: Gesamtabscheidegrad (Masse) > 99.5%

2.Druck im Kurbelgehäuse regeln:

- Ideal für viele Anwendungen: Vakuum von ca. -2.5 mbar

Zusätzlich können Sensoren in der Entlüftung integriert werden, um wertvolle Informationen über den Betriebszustand des Motors und des Kurbelgehäuseentlüftungssystems zu erhalten. Besonders geeignet sind Sensoren für den Blow-By-Volumenstrom und den Differenzdruck über den Filter.

Weitere wichtige Anforderungen an die Komponenten der Kurbelgehäuseentlüftung sind:

  • Kompakte Abmessungen
  • Chemische Beständigkeit (insbesondere bei alternativen Kraftstoffen wie Ammoniak)
  • Temperaturbeständigkeit
  • Vibrationsbeständigkeit
  • Hohe Dichtigkeit
  • Langlebigkeit (Filterwechselintervall > 4000 h)
  • ATEX für bestimmte Anwendungen

KURBELGEHÄUSEENTLÜFTUNG FÜR H2 MOTOREN

Motoren, die mit Wasserstoff betrieben werden, können im Kurbelgehäuse eine Atmosphäre erzeugen, die die untere Explosionsgrenze von 4 Vol.-% H2 überschreitet. Daher sind Anpassungen am Kurbelgehäuseentlüftungssystem empfehlenswert. Ein aktives Belüftungssystem mit einem Gebläse kann das Kurbelgehäuse mit gefilterter Luft spülen. Darüber hinaus reduzieren ATEX-konforme Komponenten das Explosionsrisiko weiter. Eine zusätzliche Herausforderung besteht darin, dass die Verbrennung von Wasserstoff große Mengen Wasser erzeugt, das durch Temperaturmanagement in der Gasphase gehalten werden muss. Andernfalls kann die Ölqualität beeinträchtigt werden und es könnten sich Emulsionen bilden, die den Filter blockieren.

KURBELGEHÄUSEENTLÜFTUNG FÜR AMMONIAK UND METHANOL MOTOREN

Motoren, die mit Ammoniak oder Methanol betrieben werden, können im Kurbelgehäuse eine hochtoxische Atmosphäre erzeugen. Daher ist eine Anpassung des Kurbelgehäuseentlüftungssystems empfehlenswert. Ein aktives Belüftungssystem mit Gebläse sorgt bei allen Betriebszuständen für einen Unterdruck im Kurbelgehäuse und verhindert so effektiv das Austreten giftiger Gase. Da Ammoniak korrosiv wirken kann, ist es unter Umständen notwendig, die Kurbelgehäusegase vor dem Katalysator in den Abgasstrang zu leiten, wobei hohe Druckdifferenzen zu überwinden sind. Je nach Motorkonzept können explosive Gemische im Kurbelgehäuse entstehen. Deren Konzentration kann durch Verdünnung mit konditionierter Luft minimiert werden. ATEX-konforme Komponenten tragen zusätzlich zur Reduzierung des Explosionsrisikos bei. Eine weitere Herausforderung ist die Verbrennung von Ammoniak und Methanol, die große Mengen Wasser erzeugt, das durch Temperaturmanagement in der Gasphase gehalten werden muss. Methanol kann bei niedrigen Temperaturen in der Kurbelgehäuseentlüftung auskondensieren. Eine Anreicherung von Kondensat im Öl muss vermieden werden, um eine Verschlechterung der Ölqualität und die Bildung von Emulsionen zu verhindern, die den Ölnebelabscheider blockieren könnten.

METHANSCHLUPF

Das Treibhauspotenzial von Methan ist über einen Zeitraum von 100 Jahren etwa 28- mal höher als das von CO₂. Daher ist es entscheidend, die Methanemissionen bei Verbrennungsmotoren auf ein Minimum zu reduzieren. Der Anteil der offenen Kurbelgehäuseentlüftung an diesen Emissionen variiert je nach Motor und Betriebspunkt zwischen 20 % und 40 %. Die effektivste Maßnahme zur Reduzierung dieses Beitrags ist die Verwendung eines geschlossenen Entlüftungssystems. Solch ein System leitet unverbranntes Methan zurück in den Ansaugtrakt, wo es für die Verbrennung zur Verfügung steht. Zusätzlich kann unverbranntes Methan in der Abgasnachbehandlung vollständig zersetzt werden.

Wussten Sie bereits:

  • Der Zieldruck im Kurbelgehäuse unterscheidet sich je nach Anwendung und
    Kraftstoff.

  • Ein zu hoher Kurbelgehäusedruck kann zum Austritt von Öl (der Motor schwitzt)
    oder zu gesundheitsschädlichen Emissionen führen.

  • Ein zu niedriger Kurbelgehäusedruck kann zum Einsaugen von Umgebungsstaub
    führen der das Motoröl verschmutzt.