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Die Erfindung betrifft Filtermodule zum Filtern von Gasen und Flüssigkeiten, wobei Ad- bzw Absorptionsfiltermatten gefaltet und mit Abstandhaltern in einen Filterrahmen eingelegt werden
Es sind verschiedene Arten von Adsorptionsfiltermatten bekannt, z B. wird in AT 492161 zwischen mind zwei luft- bzw wasserdurchlässige Geotextilschichten o.ä. rieselfähige Aktivkohle - auch in Kombination mit anderen Adsorptionsmaterialien - eingearbeitet.
In der DE-B-28 04 154 ist ein Filtermaterial aus einem offenporigen, flexiblen Schaumstoffträger und von dessen Porenwänden getragenen Adsorberpartikeln beschrieben.
Die DE-C-28 29 599 beschreibt einen mehrlagigen Verbundstoff für Schutzbekleidung mit einem nicht entflammbaren Textilgewebe als Aussenschicht, einer Mineralfaserschicht und einer Innenschicht aus luftdurchlässigem wärmedämmenden Schaumstoff mit einer Dicke von 2 mm, dessen Poren mit Aktivkohleteilchen besetzt sind.
Die DE-A-1 279 917 beschreibt eine Dunstabzugsvorrichtung mit einem Adsorptionsfilter aus einem faserartigen Material, auf dessen mit hochviskosem Leim überzogene Fasem Aktivkohleteilchen von 0,5 bis 1 mm Durchmesser aufgeklebt sind. Die so vorbereiteten Fasem sind in der bekannten Dunstabzugsvorrichtung zwischen luftdurchlässigen Geweben zu Fasermatten gefasst
Aus EP-B 118 618 ist ein Flächenfilter aus luftdurchlässigem Material bekannt, bei dem Aktivkohleteilchen mit einem definierten Durchmesser mittels Kleber auf dem Trägermaterial befestigt werden
Aus DE-A 32 00 959 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivkohlefilters bekannt, bei dem eine aus textilen Fasern bestehende Trägerschicht erhitzt wird, bis die Fasern klebrig sind und in diesem Zustand die Aktivkohle aufgebracht wird und an der Oberfläche haften bleibt.
Es sind noch weitere Adsorptionsmatten bekannt, bei denen z. B. zu Geweben verarbeitetes natürliches Material nachträglich zu Aktivkohle umgewandelt wird, Aktivkohle auf verschiedene Materialien aufgeklebt oder geschäumt wird usw.
Weiters ist bekannt, dass gefaltene Filtermatten deutliche Vorteile bezüglich Luftdurchlässigkeit besitzen. So werden z. B in der Autoindustrie gefaltene Filtermatten standardmässig als mechanischer Filter im Lufteinsaugbereich verwendet. Auch Adsorptionsfiltermatten können gefalten werden (z. B. DE 25 12 659), jedoch ist es bei ihnen deutlich komplizierter, sie in em dauerhaft stabile Form zu bringen, da sie meist vielfach schwerer sind als rein mechanisch wirksame Filtermatten.
Diese gefalteten Filtermatten für mechanische Filterung werden meist mit einer härtenden Flüssigkeit behandelt, und/oder an der Enden eingespannt bzw. um Stäbe abgewinkelt damit der Filter seine Stabilität erhält. Eine nicht genügende Stabilisierung führt nicht nur zu einem Flattem der Filter und damit zu einem notwendigerweise höheren Abstand der einzelnen Lagen, das grössere Problem ist - speziell bei Adsorptionsfiltermatten - die durch die Bewegung leicht entstehende Umläufigkeit im Bereich des Anschlusses der Filtermatten an das Filtergehäuse.
Die bekannten Adsorptionsfiltermatten werden für industrielle bzw. grossvolumige Anwendungen praktisch nicht eingesetzt, da man der Meinung ist, dass wegen der geringen Filterdicke der bekannten Matten ein effektiver Einsatz nicht möglich ist. Deshalb werden üblicherweise bei grösseren Anlagen mit Adsorptionsmaterial gefüllte Filterpatronen- oder Kästen/Tonnen usw. mit dem Filtermedium durchströmt. Dies führt jedoch zu grossen Reibungs- bzw. Strömungsverlusten und Problemen mit Zusetzen der vordersten Filterschicht.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ausgehend von vorhandenen Adsorptionsfiltermatten, ein Filtermodul zu entwickeln, bei dem die Filtermatten vollflächig dauerhaft stabilisiert werden, das Filtermodul jedoch möglichst kompakt aber dennoch mit einer sehr hohen Durchlässigkeit ausgestattet ist und bei dem sich die Filtermatten auch bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten nicht bewegen können.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Filtermodul zum Filtem von Flüssigkeiten und Gasen, bestehend aus mind. einem starren Rahmen, Drainagematten als Abstandhalter und durchlässigen Adsorptionsfiltermatten, gekennzeichnet dadurch, dass die Drainagematten die Adsorptionsfiltermatten über die gesamte Filterfläche fest einklemmen bzw stabilisieren, das so erzeugte Filterpaket an oder in einem Rahmen fixiert wird und die Drainagematten zumindest an ihrer Stirnseite offen sind
Es ergibt sich - für die kompakten Ausmasse - ein überraschend durchlässiger Filterkörper, bei dem trotz der geringen Filterdicke bei Adsorptionsfilter (z. B. 1 cm) ein effektiver Einsatz hervorragend möglich ist.
Durch die sehr grosse Filterfläche werden die
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Durchtrittsgeschwindigkeiten des Filtermediums entsprechend reduziert, womit die Kontaktzeit mit dem Adsorptionspartikeln erhöht und dadurch die Adsorptionsfilterwirkung wiederum gegeben ist
Die Drainagematten können entweder an der Ablauf- oder der Zulauf- oder auch an beiden Seiten platziert werden. Dabei können sie entweder lose eingelegt oder auch mit den Adsorptionsfiltermatten - durch z. B verkleben, verschmelzen, verkletten, usw. - verbunden sein.
Als Drainagematten bezeichnet man flächige Gebilde, die als Abstandhalter dienen, in ihrem Inneren durchgehende Porengänge besitzen und somit Flüssigkeiten oder Gase in ihrer Ebene ableiten können. Vielfach werden derartige Matten im Deponiebau verwendet um z. B über der Oberflächenabdichtung das einsickernde Regenwasser zwischen Abdichtung und darüberliegenden Erdkörper ableiten zu können. Unter der Oberflächenabdichtung wird ebenfalls meist eine Kunststoffdrainagematte verwendet, um im Deponiekörper entstehende Methangase abzuleiten.
Drainagematten bestehen meist (jedoch nicht immer) aus Kunststoffen. Z. B. werden 2-3 Lagen sich kreuzender Stegscharen mit einer Dicke von ca 1-25 mm an einer oder beiden Seiten mit einem Filtervlies umgeben, damit Wasser oder Gas in den Drainagekörper eindringen, vorhandene Feinteile jedoch grossteils zurückgehalten werden. Weiters können Drainagematten aus einem groben Wirrgelege mit Filtervlies oder aus 2 feinen Filtervliese mit groben Drainagevlies dazwischen, aus einer genoppten Folie mit oder ohne einseits aufgebrachten Geotextilien oder aus einer in beide Richtungen genoppten Folie oder genoppten durchlässigen Kunststofffadenlage usw., bzw. aus beinahe jeglichen tiefzugfähigen Materialien bestehen. Auch können Abstandhalter aus Metall, Blähton, Schaumstoff oder Holz usw. in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden.
Für den vorliegenden Einsatzzweck kann auch nur der Drainagekem der bekannten Drainagematte (z. B. die sich kreuzenden Stegscharen oder die genoppte Folie bzw.
Kunststoffgelege) ohne filternde Geotextilmatten verwendet werden, da als Hauptzweck die Abstandhaltung und die dauerhafte Fixierung der Adsorptionsfiltermatten wichtig sind.
Die bekannten Adsorptionsfiltermatten haben im allgemeinen eine Dicke von ca. 0,5 -120 mm, wobei für die vorliegende Erfindungen Mattendicken kleiner ca. 30 mm vorteilhaft sind. Meist sind adsorbierende Materialien zwischen oder mittels z.B. Kleber an poröse Materialien fixiert oder sie werden selbst miteinander verbunden (z. B. durch Kleben, Verweben, Hitze, usw.). Als Adsorptionsmittel werden unterschiedliche Medien verwendet. Z.B. Aktivkohle, Zeolith, Bentonit, Zement, Torf, Schaumstoffe, Gummimulch, Gummigranulat, Asche, Harze, Zellulose, Kieselgel, Olsaugstoffe, Vermikulit, Perlit, Diatomeerde, Ionenaustauscher, usw., wobei zur Einfachheit für die Patentschrift statt Adsorption und/oder Absorption immer nur Adsorption geschrieben wird.
Weiters ist für die Erfindung vorteilhaft, wenn biegsame Adsorptionsfiltermatten verwendet werden, sodass sie problemlos um die eingesetzten Drainagematten gefaltet werden können. Es können jedoch auch schlecht bzw. nicht biegsame Filtermatten eingesetzt werden. Dabei zerteilt man sie in einzelne Flächen, die in dem Filterpaket jeweils mit einer Drainagematte abwechseln und verschliesst bei den Drainagematten abwechselnd die Enden zur Ablauf- bzw. zur Zulaufseite.
Das Filterpaket aus abwechselnd Drainagematten und Adsorptionsfiltermatten wird so ausgelegt, dass Flüssigkeiten oder Gase in die Stirnseite der zur Zulaufseite hin offenen Drainagematten eindringt, sich in dieser grossflächig verteilt, mind. einmal durch eine Schicht Adsorptionsfiltermatten hindurchtreten muss, auf der Ablaufseite in eine weitere Drainagematte ein- und an dessen zur Ablaufseite hin offener Stirnseite wieder austritt. Falls nur an einer Seite Adsorptionsmatten angeordnet werden, muss an der anderen Seite ein freier Zu- oder Abgang des Filtermediums von der Adsorptionsmattenoberfläche gewährleistet sein. Z.B. können an einer Seite der Filtermatten Drainagematten und an der zweiten Seite punktuell oder streifenförmig usw.
Abstandhalter bzw. Fixierungen platziert sein.
Dieses Filterpaket kann verschiedene, dem Rahmen entsprechende äussere Formen annehmen. Am einfachsten ist ein rechtwinkeliges bzw. würfelförmiges Paket, es kann jedoch auch z. B. kreisförmig (auch um ein Rohr gewickelt), sternförmig mit Drainagematten auch nur an einer Seite, oder 6-eckig usw. sein. Es kann auch nur teilweise den Rahmen ausfüllen oder verschiedene Filterpakete in einem Rahmen eingesetzt werden.
Der verwendete Filterrahmen muss stabil sein, kann ein Teil eines grösseren Filtersystems oder auch nur ein selbständiger Teil rein zur Fixierung des Filterpaketes sein. Z. B. kann der Rahmen aus Aluminium, Metallblech, Kunststoff, Holz, Karton, Eternit, Glas, Drahtgitter usw. bestehen. Er muss das Filterpaket so umschliessen oder zumindest fixieren, dass die Filtermatten unbeweglich
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sind und keine Umläufigkeiten entstehen können. Vorteilhaft kann er auch so ausgestattet sein, dass ein leichtes Öffnen und Austauschen des Filterpaketes möglich ist.
Die so erhaltenen Filtermodule besitzen eine hohe Durchlässigkeit verbunden mit hoher Stabilität und Kompaktheit Durch die Einbauart ergibt sich eine sehr grosse Adsorptionsfilterfläche bei geringer Filterdicke. Dies reduziert Strömungswiderstände sowie die Gefahr des Verlegens durch Feinteile und erhöht zudem die Filterstandzeiten Für die bekannten gefallenen Luftfilter (z.B Autofilter) zur mechanischen Filterung ist eine derartige Konstruktion nicht bekannt und auch nicht sinnvoll, da in diesen Fällen der Zweck der Filtermatten - die Grob- bzw. Feinteile aus dem Luftstrom in oder vor der Filtermatte festzuhalten - nur sehr schlecht erfüllt werden könnte, da diese Grobteile die offenen Stirnseite der Drainagematten (2, Bild 1) rasch verlegen würden.
Ein Beispiel (s Bild 1) für ein erfindungsgemässes Filtermodul kann sein, dass eine z. B. ca 1cm starke Adsorptionsfiltermatte 1 nach z. B. AT 492161 mit einer Fläche von ca 75 x 700 cm alle ca.
22 cm gefalten wird und zwischen die einzelne Faltlagen jeweils Drainagematten 2 mit ca. 75 x 21 x 0,6 cm eingelegt werden Dadurch entsteht ein viellagiges Filterpaket, bei dem jede zweite Lage Drainagematte 2 an derselben Stirnseite hin offen durchströmbar ist Das würfelförmige Filterpaket mit ca 75 x 50 x 22 cm wird in einem Aluminiumrahmen 3 mit entsprechenden Ausmassen fixiert.
Der Aluminiumrahmen 3 besteht vorteilhafterweise aus mind 2 Teilen, die nach Einbau des Filterpaketes zusammengefügt werden Ausserdem kann der Aluminiumrahmen 3 Flansche mit z.B.
2cm Stärke besitzen. Zwischen diesen werden die steifen Drainageflächen 2 festgehalten und fixieren ihrerseits wiederum die Adsorptionsfiltermatten 1
Die durchströmbare Fläche des Filterrahmens liegt bei ca. 75 x 50 cm, die Adsorptionsfilterfläche beträgt jedoch ca 75 x 700 cm. Es können bei diesem Filter auch jeweils mehrere Lagen Adsorptionsfiltermatten 1 oder zusätzliche Filtermatten (z B Glasfaservlies) um die Abstandhalter 2 gefalten werden. Damit können z. B. hintereinander mit verschiedenen Adsorptionsmaterialien 1 unterschiedliche Stoffe aus den Filtermedien absorbiert werden Es können auch zusätzliche z B. mechanische Filterlagen vor dem Falten eingelegt werden oder auch nur über der offenen Rahmenfilterfläche befestigt werden. Es kann die durchströmbare Rahmenfilterfläche auch teilweise abgedeckt werden.
Z.B. kann an dem vorhandenen Filterrahmen 3 über z.B 2/3 der Fläche eine Stauwand (eventuell mit kleinen Abflusslöchern) an der Rückseite montiert werden, um die Kontaktzeiten zu erhöhen. Auch können mehrere Lagen von Filterpaketen in einem Rahmen hintereinander oder nebeneinander platziert werden. Beim Hintereinanderschalten ist es dabei vorteilhaft, die Faltrichtung der Pakete (um z.B. 90 ) zu versetzen, die einzelne Drainagegitter 2 über 2 Filter durchlaufen zu lassen oder die einzelnen Filterpakete mit Abstand einzubauen. Vorteilhaft ist es auch, das Filtermodul rückspülbar bzw ausblasbar auszulegen.
Die Drainagematten 2 können an der Zulauf- und/oder Ablaufseite auch über die Filtermatten 1 hinausstehen und ganz oder teilweise mit zusätzlichen Filtermedien umgeben sein. Z. B. kann man bei Beispiel 1 die Drainagematten 2 an der Zulaufseite um 10 cm über die Adsorptionsfiltermatten 1 hinausreichen lassen und diesen Bereich mit einem Filtervlies ummanteln. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher mechanischer Filter. Man kann auch mehrere überragende Drainagematten 2 zusammenfassen und über diese Filtermedien anbringen.
Weiters können die Drainagematten 2 in der Dicke verlaufend oder abgestuft eingebaut werden. Z. B. können die Einlauf- und/oder Ablaufmündung breiter ausgeführt werden - z. B. 2 Lagen Drainagematten 2 bis zur halben Breite des Modules, weiter nur eine Lage Drainagematte 2.
Wenn die breiteren Drainageteile 2 vorwiegend auf einer Seite eingebaut werden, kann der Rahmen 3 auch kreisförmig werden.
Ein weiteres Beispiel (s. Bild 2) eines derartigen Filtermoduls kann sein, dass Adsorptionsmatten 5 gefalten und an den Längsseiten die Enden miteinander verbunden werden Dadurch entstehen taschenartige Filterflächen. In diese Taschen steckt man Drainagematten 6, die aus den Taschen herausstehen. Diese Kombination wird weiters stemförmig um ein geschlitztes Rohr 7 platziert, die aus den Filtertaschen herausstehenden Drainagematten 6 in die Schlitze des Zentralrohres 7 hineingeschoben sowie die Adsorptionsfiltermatten 5 miteinander verbunden und abgedichtet.
Bei dieser Variante sind die Drainagematten 6 nur an einer Seite der Adsorptionsfilter 5 platziert Sie können lose in die Taschen hineingesteckt sein oder auch flächig mit den Filtermatten 5 verbunden sein. Dies ist zur Fixierung der Filtermatten 5 vorteilhaft, wenn das Filtermedium über das Zentralrohr 7 von innen durch den stemförmigen Filterkörper hinausströmt. Eine zusätzliche Fixierung des Stemfilters an dessen Aussen- und/oder Innenseite ist bei stärkeren Strömungen
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notwendig, z. B. kann ein Filtertextil zusätzlich um den gesamten Filterkörper und dessen Stirnseiten gewickelt werden
Das nZentralrohr" 7 kann natürlich auch z B ein Rechteckiger Schacht mit Schlitzen o.ä. sein und die Filtertaschen nur einen Teil bzw Segment des Zentralrohres abdecken.
Auch müssen die Drainagematten 6 nicht überstehend oder in Schlitze gesteckt werden sondern z.B. durch Laschen, Stäbe oder durch ankletten, anschrauben usw am durchlässigen Zentralrohr (=Filterrahmen, 7) fixiert sein.