Institute of Mechanical Process Engineering and Mechanics

Entwicklung eines innovativen Stützgitters mit Hilfe 3D gedruckter Strukturen zur Reduzierung des Druckverlusts und des Re-Entrainments bei der Ölnebelfiltration

Gasgetragene, submikrone Öltröpfchen finden sich in vielen industriellen Anwendungen und müssen beispielsweise aus Gründen des Gesundheitsschutzes oder der Bauteillebensdauer reduziert werden. Häufig werden dabei Koaleszenzfilter aus Glasfaser eingesetzt.

Bei einsetzender Beladung mit Ölnebel bilden sich entlang der Fasern im Inneren des Filtermediums Ketten von Tropfen aus und es kommt im weiteren Verlauf zur Ausbildung von Ölkanälen. Auf den Grenzflächen des Filters kommt es bei ausreichend hoher Beladung, abhängig vom Benetzungsverhalten des Filtermaterials, zur Bildung eines dünnen Ölfilms, bevor es schließlich bei sehr hoher Beladung zur Drainage von Öl an der Filterrückseite kommt. Beim Abfließen dieser Tropfen werden unbeölte Bereiche der Filterrückseite mit Öl blockiert, was wiederum in einen Anstieg des Gesamtdruckverlusts resultiert. Zusätzlich kommt es zum „Bubbling“ dieser Tropfen, wodurch ein Sekundäraerosol in das Reingas eingetragen wird (vgl. Abbildung).

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe „Präparative Makromolekulare Chemie“ am Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP), soll mit Hilfe 3D gedruckter Strukturen eine innovative Stützstruktur, speziell für den Anwendungsfall der Ölnebelfiltration, entwickelt werden.

Im Rahmen dieser sowohl theoretisch, als auch experimentell ausgerichteten Arbeit, soll in einem ersten Schritt eine neuartige Stützstruktur in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe am ITCP designt und gedruckt werden. Es stehen zwei 3D Drucker zur Verfügung (Form 2 von Formlabs und Ultimaker S5). Ziel soll es sein abfließende Öltröpfchen in 3D gedruckten „Abflussrinnen“ von der Filterrückseite abzutransportieren. Dadurch soll sowohl der Druckverlust über dem Filter, sowie der Eintrag von Sekundäraerosol gesenkt werden. Um die erzeugte Stützstruktur zu erproben, sind nach dem Druck in einem zweiten Schritt Validierungsversuche an einer Laboranlage des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik durchzuführen. Nach erfolgreicher Evaluation der Ergebnisse, sollen die vorangegangen Schritte optimiert werden.

Die Arbeitsschritte sind wie folgt unterteilt und können nach Absprache angepasst werden:

  • Einarbeitung in die Thematik
  • Erstellung eines Arbeitsplans
  • Literaturrecherche
  • Konstruktion der Stützstruktur mit einem geeigneten CAD Programm
  • Druck der Stützstruktur am ITCP
  • Experimentelle Validierung der Stützstruktur am MVM
  • Optimierung der vorangegangenen Schritte
  • Präsentation der Ergebnisse in einem Abschlussvortrag

Was Du für diese Arbeit mitbringen solltest:

  • Interesse am Themengebiet und Spaß an theoretischer und experimenteller Arbeit
  • Hohes Maß an Selbstständigkeit
  • Zielorientiertes Arbeiten und Flexibilität
  • Kommunikationsfähigkeit
  • Idealerweise Vorkenntnisse mit CAD-Programmen (Inventor o.Ä.) und 3D Druck

Wenn Du Interesse an der Arbeit hast, würde ich mich über eine Kontaktaufnahme freuen. Gerne kann ich Dir in einem Gespräch mehr über das Thema erzählen.

Abbildung: Rückseite eines oleophilen Glasfasermediums bei einsetzender Drainage (nach Kolb 2018)