Wie kann man mit Hilfe eines Zeolith-Filters möglichst effizient den Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft reduzieren?

Dieser Frage gingen die Studierenden Daniela, Max und Hannes im Rahmen ihres Bachelorprojektes in Kooperation mit der Firma Gairrit am Studiengang ITS nach. Zeolith-Filter werden in den meisten Anwendungsfällen zur Sauerstoffgewinnung (z.B. im Wasserfilter eines Aquariums) verwendet. Da der Sauerstoffgehalt der Luft aber mit der Höhe abnimmt, muss statt des eigentlichen Nutzgases das "Abfallprodukt" des Filters verwendet werden: Stickstoff.  Ausschlaggebend für die Menge an Stickstoff, die aus einem einzelnen Zeolith-Filter gewonnen werden kann, sind der auf die Kartusche ausgeübte pneumatische Druck am Eingang, der Volumenstrom am Ausgang sowie die Füll- und Regenerationsdauer. Ziel der Arbeit war es, einen Testaufbau zu erstellen, mit dessen Hilfe Druck, Volumenstrom, Füll- und Regenerationsdauer eingestellt werden können um so eine maximale Stickstoffsättigung am Ausgang des Systems zu erreichen.

Eine besondere Herausforderung war es, sich in die Materie der Pneumatik einzuarbeiten, damit die entsprechenden Komponenten wie Ventile, Druck- oder Durchflusssensoren richtig dimensioniert und betrieben werden konnten. Die Ansteuerung des Aufbaus sowie die Verarbeitung von Messwerten erfolgte über eine SPS der Firma Sigmatek. Um das Finden der idealen Parameter zu ermöglichen, wurde das Nelder-Mead Verfahren auf der SPS implementiert. So kann der Aufbau in einer zukünftigen Arbeit dazu verwendet werden, automatisiert die optimalen Parameter zu finden. Stehen die idealen Werte für Druck, Volumenstrom sowie Füll- und Regenerationsdauer einer einzelnen Kartusche erst einmal zur Verfügung, können mehrere Zeolith-Filter in einem Verbund betrieben werden, um einen möglichst konstanten Gasstrom am Ausgang zu ermöglichen.

Facts:
Typ: Bachelorprojekt
Studiengang: Bachelor Informationstechnik & System-Management