In einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit dem Management Center Innsbruck (MCI) hat der Geschäftsbereich Industriefiltration von MANN+HUMMEL eine neue verbesserte Lösung für seine Zyklonvorabscheidertechnologie ausgetüfftelt: Durch Veränderungen an der Geometrie der Zyklonzelle konnte deren Leistung erhöht werden, während der erforderliche Energiebedarf sank.

Die Zyklontechnologie von MANN+HUMMEL kommt in Hochleistungs-Luftfiltersystemen zum Einsatz. Sie dient vereinfacht gesagt dazu, die Grobpartikel in der Ansaugluft von Luftfiltersystemen vor-ab-zu-scheiden. Das ist vor allem bei extremen Staubverhältnissen oder bei langen Serviceintervallen nötig, wie sie beispielsweise im Schienenverkehr oder bei Nutzfahrzeugen herrschen. Die Vorabscheidung steigert die eigentliche Abscheidefunktion (Partikelaufnahme) des Luftfilters und verlängert somit die Lebensdauer des Hauptfilters.

Zyklone

 

Der Zyklonvorabscheider funktioniert im Prinzip wie ein kleiner Wirbelsturm – daher auch der Name „Zyklon“: Die Luft strömt in die Zelle ein und wird mit Hilfe von schrägstehenden „Leitschaufeln“ in eine Drehbewegung (Rotation) versetzt. Durch die Rotation entstehen Zentrifugalkräfte, welche die „schweren“, sprich groben Luftpartikel an die Innenwand der Zyklonzelle drücken. Von dort werden sie in einen Staubsammelbehälter geleitet, der kontinuierlich geleert wird. Dabei gilt: Je höher die Drehgeschwindigkeit in der Zyklonzelle, desto mehr Partikel werden vorausgeschieden.

Zyklone

Der direkte Zusammenhang war bisher: Je mehr Staubpartikel aus der Luft gefiltert wurden, desto höher war der Druckverlust in der Zyklonzelle, und desto mehr Energie, in Form von Strom oder Treibstoff, war nötig, um die Drehgeschwindigkeit aufrecht zu halten. Hier ein besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis herzustellen, war Ziel des Forschungsprojekts, dass der Geschäftsbereich Industriefiltration von April 2013 bis April 2014 zusammen mit dem Management Center Innsbruck (MCI) durchgeführt hat.

Zyklone

In dieser für ein Forschungsprojekt relativ kurzen Zeit ist es uns gelungen, ein Paradoxon in der Technologie zu lösen. Entwickelt wurde ein ganz neuer Zyklonvorabscheider, dessen Abscheideleistung höher und sein Druckverlust geringer als bei Vorgängermodellen ist: Wir erreichen sehr hohe Abschiedegrade bei einigem Druckverlust von wenigen Millibar. Der neue Zyklonvorabscheider befindet sich bereits in der Produktionsphase für Schienenfahrzeuge und andere Anwendungsgebiete.

Wie ist uns der Durchbruch gelungen? Nun, wir haben die Geometrie der Zyklonzelle sukzessive verändert und die Strömungsverhältnisse dabei immer weiter optimiert. Die Geschwindigkeit, mit der die angesaugte Luft durch die Zyklonzelle strömt, hängt ja von verschiedenen Variablen ab: der Länge und dem Außendurchmesser der Zelle, dem Innendurchmesser des Leitapparats, der Stellung und dem Durchmesser der Leitschaufeln etc. Indem wir mit den verschiedenen Variablen experimentiert haben, konnten wir die idealen Strömungsverhältnisse herbeiführen. Die Bauteile wurden im MCI-Labor mit Hilfe eines 3D-Druckers hergestellt und dann im  Laborprüfstand getestet.

Zyklone

Die Entwicklung eines neuen Zyklonvorabscheiders war keineswegs das erste Forschungsprojekt, das wir zusammen mit dem MCI erfolgreich durchgeführt haben. Mit der Hochschule in Innsbruck verbindet uns eine langjährige Zusammenarbeit, die mittlerweile sehr unbürokratisch und freundschaftlich ist. Neben dem exzellenten Fachwissen der Mitarbeiter und Studierenden waren der Teamgeist und die effiziente Vorgehensweise mit ausschlaggebend für den Projekterfolg.