Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reinigung eines emissionsbeladenen Gases, umfassend einen Hohlkörper, der mit einer Begrenzungsfläche einen reingasseitigen Hohlraum von einem rohgasseitigen Aussenraum trennt, wobei zumindest ein Teilabschnitt der Begrenzungsfläche ein gasdurchlässiges Filterelement zur Abtrennung von beispielsweise partikelartigen Emissionen aus einem vom Aussenraum durch das Filterelement in den Hohlraum strömenden Gases aufweist, sowie mindestens eine Austrittsöffnung in der Begrenzungsfläche zur Abfuhr eines gefilterten Gasstromes aus dem Hohlraum umfasst.
Zum Anwendungsgebiet solcher Filtervorrichtungen zählen die Reinigung von mit Partikeln beladenen Gasströmen, insbesondere von mit Staub beladenen Luftströmen. Typische Ausführungsformen solcher Filtervorrichtungen sind beispielsweise als Patronenfilter oder als Schlauchfilter bekannt.
Die Filtervorrichtung wird dazu beispielsweise in einem Gehäuse einer Filteranlage oder aber an der Aussenseite bzw. an einem distalen Ende eines Strömungskanals für zu reinigende Rohgase montiert. Das Gehäuse einer entsprechenden Filteranlage ist üblicherweise in zwei Kammern, insbesondere in eine Rohgaskammer und eine Reingaskammer unterteilt. Die Filtervorrichtung, insbesondere deren Filtermedium ist dabei bevorzugt in der Rohgaskammer angeordnet, wobei die mit Partikeln beladene Luft üblicherweise mittels eines Unterdruckerzeugers, z.B. in Form eines Sauggebläses oder dgl., in die Rohgaskammer eingebracht und durch das Filterelement bzw. dessen Filtermedium geführt wird.
In konstruktiver Hinsicht sind solche Filtervorrichtungen häufig als Hohlkörper, insbesondere als Hohlzylinder ausgeführt, wobei das Filterelement bzw. Filtermedium zumindest den Mantelabschnitt der Filtervorrichtung ausbildet. Das Filtermedium kann dabei durch ein gasdurchlässiges Gestrick- bzw. Papierpaket, ein gasdurchlässiges Gewebe- bzw. Textilelement oder durch ein sonstiges Element mit filternder Wirkung gegenüber schwebenden Partikeln bzw. Aerosolen gebildet sein. Das Filtermedium bildet also teilweise oder zur Gänze die äusseren Begrenzungsflächen der Filterv orrichtu[pi]g aus und stellt eine filternde Strömungsverbindung zwischen der Rohgasseite und der Reingasseite dar. Das Filtermedium kann dabei durch zumindest ein Stützelement, insbesondere durch einen inneren und/oder äusseren Stützkorb vor ungewollten Abweichbewegungen bzw.
Zerstörungen aufgrund des Strömungsdruckes bzw. Strömungsunterdruckes gesichert sein. Wenn der mit Partikeln beladene Gasstrom durch das Filtermedium strömt, wird zumindest ein gewisser Anteil bzw. ein bestimmter Grössenbereich der im Gasstrom enthaltenen Emissionen in Form von festen und/oder flüssigen Partikel?! aus dem Gasstrom abgeschieden. Ein vergleichsweise reiner Gasstrom verlässt sodann die Filtervorrichtung über deren Austrittsöffnung und kann dann in die Reingaskammer strömen oder direkt in die unmittelbare Umgebung entweichen.
Bei solchen Filtervorrichtungen beträgt die Filteroberfläche, insbesondere die Eintrittsfläche für das Rohgas in das Filtermedium, häufig ein Vielfaches der vorhandenen bzw. verfügbaren Austrittsfläche, also des lichten Querschnitts der Austrittsöffnung für das Reingas aus der Filtervorrichtung. Das Rohgas, welches dem gasdurchlässigen Filterelement zugeführt wird bzw. dieses durchströmt, ist dabei ungerichtet. Im Hohlraum der Filtervorrichtung bildet sich unter anderem aufgrund der räumlichen Umgrenzung durch das Filtermedium und aufgrund der Einströmung von Roh- bzw. Reingas aus einer ielzahl von unterschiedlichen Richtungen und Positionen eine örtlich begrenzte, turbulente Gasströmung aus. Charakterisierend für turbulente Gasströmungen sind dabei viele kleine Einzelwirbel, welche den Strömungswiderstand der Filtervorrichtung erhöhen können.
Diese Strömungswirbel bilden sich meist direkt an der inneren Begrenzungsfläche bzw. im Hohlraum des Filterelementes aus und haben einen erhöhten Strömungswiderstand zur Folge. Dieser erhöhte Strömungswiderstand muss entweder über eine erhöhte Leistungsaufnahme der Unter- bzw. Überdruckerzeuger wieder ausgeglichen werden bzw. ist die Durchsatz- oder Filterleistung des Filterelementes bei gleich bleibendem Strömungs- bzw. Unterdruck beeinträchtigt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, den Strömungswidersta[pi]d einer Filtervorrichtu[pi]g zu reduzieren und den Wirkungsgrad einer gattungsgemässen Filtervorrichtung bzw. einer damit ausgestatteten Filteranlage zu verbessern.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1, beziehungsweise durch ein Gasleitelement gemäss Anspruch 19 gelöst.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung und Anordnung eines eine schraubflächen- bzw. wendelartige Leitfläche umfassenden Gasleitelements, welches in Richtung zur Austritts Öffnung aus der Filtervorrichtung weist bzw. zumindest teilweise im Hohlraum verläuft, ist eine vorteilhafte Verringerung des Strömungswiderstandes in Bezug auf den Durch- bzw. Austritt des Gases erzielbar. Insbesondere wird das Reingas im Hohlraum der Filtervorrichtung zumindest teilweise gerichtet bzw. vergleichsweise einheitlich ausgerichtet, sodass das Reingas in Bezug auf die relativ enge Austrittsöffnung leichtgängiger bzw. zielgerichteter aus dem Hohlraum austreten bzw. entweichen kann.
Mittels dem Gasleitelement wird der Gasströmung zumindest abschnittsweise eine Drallbzw. Spiralbewegung gezielt aufgezwungenen, sodass gewissermassen ein kontrollierter Gaswirbel entsteht. Insbesondere werden unkontrolliert verlaufende Strömungen bzw. chaotische Wirbelbildungen im Hohlraum weitgehend unterbunden bzw. reduziert und kann sich verstärkt bzw. vergleichsweise schneller eine gerichtete Strömung ausbilden.
Insbesondere sind die turbulenten Strömungen bzw. Gaswirbel im Inneren der Filtervorrichtung reduziert bzw. sind diese durch den Einsatz des angegebenen Gasleitelementes weniger stark ausgeprägt, was zu einer Verringerung des Strömungswiderstandes führt. Dies ist vor allem auf den durch das Gasleitelement erzeugten drall- bzw. spiralförmig verlaufenden Reingasstrom zurückzuführen. Dadurch kann entweder ein erhöhter Gasdurchsatz bei gleicher Leistung des Unter- bzw. Überdruckerzeugers oder ein gleich hoher Gasdurchsatz bei reduzierter Leistung des Unter- bzw. Überdruckerzeugers erzielt werden. Durch die erhöhte Durchsatzleistung bei gleicher elektrischer Antriebsleistung können bestehende Filteranlagen eine höhere Filterleistung bzw. eine bessere Filterperformance erreichen.
Ferner können durch das gleich bleibende Gasdurchsatzvolumen bei geringerer, erforderlicher Antriebsleistung bzw. Betriebsenergie deutliche Einsparungen hinsichtlich der Auslegung der elektrischen Antriebe und bei den Energiekosten für den laufenden Betrieb erzielt werden. Insbesondere bei Grossanlagen mit hohem Energiebedarf ist dabei ein erhöhtes Energiespa[phi]otential gegeben. Zudem ist auch bei bereits vorhandenen Filteranlangen, welche mit den erfindungsgemässen Filtervorrichtungen nachgerüstet bzw. ausgestattet werden, eine bessere Ausnutzung, insbesondere ein höherer Wirkungsgrad, erzielbar.
Jedenfalls ist auch ein Einsatz bei bestehenden Anlagen problemlos möglich, nachdem durch eine Nachrüstung der gekennzeichneten Gasleitelemente die oben beschriebenen, vorteilhaften Wirkungen erzielt werden können, ohne eine bestehende Filteranlage mit grossem finanziellen Aufwand erweitern bzw. umbauen zu müssen. Nachdem derartige Umrüstungen ausserdem relativ kurzfristig umgesetzt werden können, ist eine kostenintensive bzw. länger andauernde Stillsetzung von Produktions- bzw. Bearbeitungsanlagen kaum erforderlich.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 besitzt der Hohlkörper eine strömungstechnisch und auch herstellungstechnisch günstige Form. Ausserdem wird dadurch eine örtliche Aggregation von abgeschiedenen Partikeln weitgehend vermieden bzw. eine möglichst gleichmässige Verteilung über die gesamte, verfügbare Filterfläche erzielt.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 3, kann eine relativ intensive Gleichrichtung bzw. Vereinheitlichung der Strömungsrichtung einer im Hohlraum der Filtervorrichtung vorherrschenden Gasströmung erzielt werden.
Das Gasleitelement kann vor allem beim Vorliegen von konstruktiven Verhältnissen gemäss Anspruch 4 seine optimierende Wirkung in Bezug auf das Strömungsverhalten bzw. den Strömungswiderstand entfalten.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist eine einfache Herstellung des Gasleitelementes ermöglicht, wodurch die Kosten für die Implementierung des Gasleitelementes möglichst ge ing gehalten werden können.
Von Vorteil sind auch die Massnahmen nach Anspruch 6, nach welchen das Gasleitelement mehrere Leitflächen zur Gasführung besitzt. Dadurch können unter anderem die Einzelkräfte auf die jeweiligen Leitflächen reduziert werden. Ausserdem werden dadurch mehrere, im Wesentlichen parallel verlaufende, spiralförmige Strömungskanäle mit jeweils relativ kleinem Strömungsquerschnitt geschaffen, wodurch sich eine bessere Ausrichtung bzw. Homogenisierung der Gasströmung einstellen kann.
Durch die Ausgestaltung in Anspruch 7 kann eine Kontaktierung der Leitflächen an den Begrenzungsflächen erfolgen, wodurch den Leitflächen des Gasleitelementes eine höhere Stabilität verliehen werden kann.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 8 kann das Gasleitelement optimal an verschiedene Dichtegrade und Strömungsgeschwindigkeiten der zu filternden Gase angepasst und somit die Gasleitung in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Parameter optimiert werden.
Entsprechend den Massnahmen gemäss Anspruch 9 ist entlang der Schraubachse ein Hohlraum bzw. Strömungskanal ausgebildet, welcher besonders für Reinigungsmecha nismen oder Reinigungsarbeiten, für visuelle Übe[phi]rüfungen des Filtermediums, für Wartungstätigkeiten und/oder für die Montage des Gasleitelementes von Vorteil ist. Beispielsweise kann dadurch die Einbringung von Reinigungs-Druckluft in das Innere der Filtervorrichtung vereinfacht bzw. effizienter gestaltet werden. Ferner ist dadurch im Zentrum der Filtervorrichtung bzw. entlang der Schraubachse des Gasleitelementes ein Strömungskanal ausgebildet, welcher auch strömungstechnische Vorteile bieten kann.
Durch die Ausgestaltung des Gasleitelements nach Anspruch 10 können im Hohlraum der Filtervorrichtung mehrere, zumindest räumlich voneinander getrennte, aber nicht unbedingt gasdicht voneinander abgetrennte Gasleitkanäle aufgebaut werden, in welchen jeweils Gasströme geführt bzw. ausgerichtet werden.
Die Steigung der Leitflächen gemäss dem Anspruch 11 versetzt den gefilterten Gasstrom im Hohlraum der Filtervorrichtung in die angestrebte Drall- bzw. Spiralbewegung, wodurch die Strömungsoptimierenden Eigenschaften des Gasleitelements bewirkt werden. Die Steigung der Leitflächen, d.h. der Umdrehungswinkel bzw. die Anzahl der vollen Umdrehungen der Gasleitfläche in Bezug auf die Schraubachse kann dabei je nach Ström ungsgeschwindigkeit, Dichte des gefilterten Gase und des Volumens des Gasstromes verschiedene, jeweils günstige Werte aufweisen. Insbesondere ist die Form der Leitflächen bzw. die Ausgestaltung des Gasleitelementes von Parametern des Gases und von den konstruktiven Verhältnissen bzw. Dimensionen der Filtervorrichtung abhängig, um eine möglichst optimale Drall- oder Spiralbewegung des Reingases zu erzielen.
Durch die Massnahmen nach Anspruch 12 kann die Anzahl der Umkreisungen des Gasstromes in Bezug auf die Schraubachse des Gasleitelements in einfacher Art und Weise den jeweiligen Erfordernissen bzw. Bedingungen angepasst werden. Mit höherem Steigungswinkel wird dabei die Anzahl der Umkreisungen der Leitfläche um die Schraubachse des Gasleitelementes weniger, wodurch auch der Strömungswiderstand niedrig gehalten wird. Mit niedrigem Steigungswinkel kann eine höhere Anzahl von Leitelementen bzw. eine grossflächigere Leitfläche ausgebildet werden, wodurch zwar der Homogenisierungsgrad im Gasstrom steigt, der Strömungswiderstand aber erhöht wird.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 13 wird sichergestellt, dass die während des Filterbetriebes im Inneren der Filtervorrichtung vorherrschende Gasströmung möglichst laminar aus- bzw. weiterströmt, insbesondere werden dadurch nach dem Durchtritt des Gasstromes durch das Filtermedium bzw. beim Eintritt von Gasströmungen in den Hohlraum der Filtervorrichtung zwangsweise auftretende Strömungsturbulenzen möglichst vermieden bzw. zumindest kurz vor dem Austritt aus der Filtervorrichtung in eine vergleichsweise laminare bzw. gerichtete Strömung konvertiert.
Bei der Ausbildung nach Anspruch 14 ist von Vorteil, dass das Filtermedium, insbesondere eine so genannte Filterpatrone bzw. ein Filterstrumpf, beim Erreichen der maximalen Einsatzdauer in einfacher Art und Weise ersetzt und das im wesentlichen wartungsfreie Gasleitelement weiterhin genutzt werden kann. Dadurch sind möglichst niedrige Betriebsbzw. Wartungsaufwendungen erzielbar. Ausserdem kann dadurch eine möglichst intensive bzw. gründliche Reinigung des Filtermediums, beispielsweise unter Anwendung von Pressluft, erzielt werden, nachdem das Filtermedium ausgehend von der dem Hohlraum zugewandten Innenfläche einer möglichst vollflächigen Druckbeaufschlagung bzw. Abreinigung unterzogen werden kann.
Von Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 15, da dadurch das Gasleitelement in Art eines Befestigungs- bzw. Montageadapters ausgebildet ist, an welchem standardmässig verfügbare Filterelemente angebracht und bei Bedarf von einem bevorzugt ortsfest monierten Adapter problemlos wieder abgenommen werden können, um beispielsweise Reinigüngs-, Tausch- oder sonstige Wartungsarbeiten einfach und kurzfristig vornehmen zu können. Die mechanischen Verbindungselemente sind dabei durch Kupplungsorgane, insbesondere durch Fortsätze bzw. Vertiefungen gebildet, welche mit korrespondierenden Kupplungsorganen am Filterelement bzw. Filtermedium in und ausser formschlüssige Verbindung versetzbar sind.
Die Massnahme gemäss Anspruch 16 ermöglicht eine einfache und kostenoptimierte Herstellung des Gasleitelementes und einen möglichst wirtschaftlichen Einsatz der angegebenen Filtervorrichtung.
Bei der Ausbildung gemäss Anspruch 17 ist von Vorteil, dass das Gasleitelement ausserdem die Funktion eines Stützkörpers für das Filtermedium übernimmt. Vor allem bei so genannten Schlauchfilteranlagen mit einem formflexiblen bzw. in sich relativ instabilen, sack- oder strumpfartigen Filterelement bzw. Filtermedium ist dies ein wesentliches Kriterium für eine hohe Wirksamkeit der entsprechenden Filtervorrichtung. Insbesondere die Aussenkanten der Leitflächen des Gasleitelementes übernehmen dabei eine Stützfunktion, sodass bisher übliche Stützkörbe mit gitterartigen Strukturen erübrigt werden können. Das heisst, dass das angegebene Gasleitelement einerseits das flexible, zumeist sackartige Filtermedium stützt, wodurch die gewünschte Formstabilität bzw. hohlkörperartige Form des Filterstrumpfes bzw.
Filtersackes gewährleistet ist, und andererseits eine ver besserte bzw. strömungsoptimierte Ab- bzw. Weiterleitung des Reingases aus dem Filterstrumpf bewirkt wird.
Auch durch die Ausführung nach Anspruch 18 kann eine Strömungsoptimierende Funktion erzielt werden, da hierbei auch nach der Austrittsöffnung der Filtervorrichtung ein Gasleitelement ausgebildet ist, wodurch eine unmittelbare Umwandlung der gerichteten Strömung in eine turbulente Strömung hintan gehalten werden kann. Insbesondere erstreckt sich dabei das innen angeordnete bzw. ein zusätzliches Gasleitelement über die Austrittsöffnung hinaus, um den zumindest teilweise gerichteten Gasstrom auch nach der Austrittsöffnung aus dem Filterelement noch innerhalb eines bestimmten Übergangsabschnittes aufrecht zu erhalten.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die Massnahmen gemäss Anspruch 19 gelöst.
Ein sich durch die Merkmale in Anspruch 19 ergebender Vorteil liegt darin, dass das Gasleitelement in einfacher Art und Weise auch bei bereits vorhandenen Filtervorrichtungen eingesetzt werden kann. Insbesondere können bereits bestehende Filteranlagen mit einem Gasl[beta]itefement nachgerüstet werden, ohne dass an den jeweiligen Filteranlagen aufwendige Umbauarbeiten erforderlich sind. Dadurch können auch bereits bestehende Anlagen eine höhere Filterleistung bzw. einen besseren Wirkungsgrad erreichen. Andererseits kann die Filterleistung bzw. der Volumenstrom im Wesentlichen beibehalten werden, jedoch kann durch das Gasleitelement eine Verringerung der erforderlichen Antriebenergie, insbesondere des elektrischen Energieverbrauchs des Unter- bzw. Überdruckerzeugers erzielt werden.
Analog dazu kann bei einer Verbrennungskraftmaschine, welche im Ansaugkanal für die Verbrennungsluft mit der gekennzeichneten Filtervorrichtung ausgestattet bzw. mit dem angegebenen Gasleitelement versehen ist, der Wirkungsgrad verbessert bzw. die verfügbare Abtriebsleistung gesteigert werden. Der Einbau des Gasleitelementes erfordert dabei keine wesentliche bauliche Veränderung an der Filteranlage bzw. am Ansaugkanal.
Bei industriellen Filteranlagen kann ein Umbau bzw. eine Adaptierung in der Regel in Verbindung mit den üblichen Wartungstätigkeiten erfolgen. Vor allem dann, wenn die Filteranlage über mehrere, parallel arbeitende Filtereinheiten verfügt, kann die jeweilige Filter- bzw. Produktionsanlage ohne Abschaltung weiterbetrieben werden. Ein Produktionsbetrieb ist also durch die Implementierung von erfindungsgemässen Gasleitelementen nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt. Kostenintensive Abschaltungen von nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt. Kostenintensive Abschaltungen von Produktionslinien sind somit nicht unbedingt erforderlich.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 20 ist besonders Vorteilhaft, da dadurch eine Vorrichtung in Art eines Montage- bzw. Befestigungsadapters für ein beispielsweise patronenartiges Filterelement in Bezug auf das Gasleitelement geschaffen ist. Durch ausreichend abdichtende bzw. möglichst passgenaue Anschluss- und Dichtflächen am Gasleitelement bzw. an dessen Basiskörper kann die standardmässige Filteraufnahme bzw. Kupplungsmechanik an einem herkömmlichen Filterelement in vorteilhafter Art und Weise weiterhin genutzt werden. Eine derartige Ausbildung ist dabei einerseits bei relativ kleinen Patronenfiltern für den Einsatz in Verbrennungskraftmaschinen, als auch bei Filteranlagen im Haushaltsb[beta]reich und bei industriellen Grossfilteranlagen möglich.
Ein sich durch die Massnahmen des Anspruches 21 ergebender Vorteil liegt darin, dass das Gasleitelement bzw. das Filterelement mit einfachen Handgriffen relativ rasch und bevorzugt ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen ein- bzw. ausgebaut werden kann. Dies ist insbesondere im Anwendungsbereich der Kraftfahrzeugtechnik und der Kleinfilteranlagen besonders praktikabel bzw. effizient.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Filtervorrichtung mit teilweise aufgeschnittenem Filterelement und integriertem Gasleitelement;
Fig. 2 eine Fiitervorrichtung mit einem entlang der Längsachse geschnittenen Filterelement mit verschiedenen Ausführungsformen eines Gasleitelementes;
Fig. 3 die Filtervorrichtung nach Fig. 2, geschnitten gemäss den Linien HI-HI in Fig. 2;
Fig. 4 eine Filtervorrichtung im Längsschnitt mit einem multiplen Gasleitelement zur
Bildung von mehreren, weitgehend voneinander getrennten Gasleitkanälen;
Fig. 5 die Filtervorrichtung nach Fig. 4, geschnitten gemäss den Linien V-V in Fig. 4; Fig. 6 eine Filtervorrichtung im Längsschnitt mit einem Gasleitelement, welches um die Längsachse bzw. Schraubachse eine Aussparung bzw. Freistellung aufweist;
Fig. 7 die Filtervorrichtung gemäss Fig. 6, geschnitten gemäss den Linien VII-VII in
Fig. 6;
Fig. 8 eine Filtervorrichtung mit einem verschiedene Durchmesser aufweisenden
Gasleitelement und mehreren Leitflächen in dem der Austrittsöffnu[pi]g gegenüberliegenden Endabschnitt der Filtervorrichtung;
Fig. 9 ein Gasleitelement in Verbindung mit einer als Schlauchfilter ausgebildeten
Filtervorrichtung, wobei das Gasleitelement zugleich die Funktion eines Stützkörpers für einen formflexiblen, sackartigen Filterstrumpf erfüllt;
Fig. 10 ein Gasleitelement in Kombination mit einem Befestigungsadapter zur austauschbaren Montage einer Filtervorrichtung, wobei das Gasleitelement bei diesem Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Schraub- bzw. Längsachse variierende Anstell- bzw. Steigungswinkel der Leitflächen aufweist.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder grösser und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1 ,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Filtervorrichtung 1 , insbesondere ein so genannter Patronenfilter, in Kombination mit einem Gasleitelement 2 veranschaulicht.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Gasleitelement 2 zumindest annähernd über die gesamte Länge 3 der Filtervorrichtung 1 bzw. über die gesamte axiale Länge des inneren Hohlraumes in der Filtervorrichtung 1. Das Gasleitelement 2 ist dabei durch eine abwickelbare Schraubfläche 4 gebildet, welche eine schraubflächenförmige bzw. gewendelte Leitfläche 5 für Gas- bzw. Luftströmungen im Inneren der Filtervorrichtung 1 bildet. Die Leitfläche 5 verläuft dabei spiralartig um die Längsachse der Filtervorrichtung 1. Insbesondere ist eine Schraubachse 6 definiert, um welche sich die Leitfläche 5 Spiral- oder schraubenartig windet.
Das Gasleitelement 2 mit seinen schaufei- bzw. sehr aubflächenartigen Leitflächen 5 zwingt einer im Hohlraum der Filtervorrichtung 1 vorherrschenden Strömung eine Drallbzw. Spiralbewegung auf. Insbesondere wird ein zu filterndes Rohgas bzw. Gas 7, wie zum Beispiel Luft, der Filtervorrichtung 1 von aussen zugeleitet und über das Filtermedium in den inneren Hohlraum der Filtervorrichtung 1 geleitet bzw. gesaugt. Im inneren Hohlraum der Filtervorrichtung 1 erfährt der Gasstrom 9 mitteis dem Gasleitelement 2 zumindest teilweise eine Drall- bzw. Spiralbewegung bevor der Gasstrom 9 über die Austrittsöffnung 8 aus dem Hohlraum abgeleitet bzw. abgeführt wird. Dadurch wird die im Filterhohlraum üblicherweise auftretende, turbulente Strömung ausgerichtet bzw. tendenziell vereinheitlicht.
Dies resultiert in einem geringeren Strömungswiderstand bzw. in einem reduzierten Energiebedarf für einen Über- bzw. Unterdruckerzeuger im Strömungsweg des unbehandelten Gases 7 bzw. des gefilterten Gasstromes 9.
Durch einen geringeren Strömungswiderstand der Filtervorrichtung 1 reduziert sich bei einem beispielsweise elektrisch angetriebenen Unterdruckerzeuger die benötigte Antriebsenergie. Andererseits kann aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes bei gleichem Energieaufwand ein höherer Gasdurchsatz bzw. ein höherer Volumenstrom durch die Filtervorrichtung 1 erzielt werden. Bei neu zu konzipierenden Anlagen können Antriebe mit vergleichsweise niedrigen Leistungswerten, insbesondere leistungsschwächere und somit kleinere elektrische Antriebsmotore gewählt werden. Dadurch können die Aufbaukosten und auch die fortlaufenden Betriebskosten von Filteranlagen, welche mit den angegebenen Filtervorrichtungen 1 bzw. Gasleitelementen 2 ausgestattet sind, gesenkt werden. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 liegen äussere Begrenzungskanten bzw.
Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 zumindest abschnittsweise, bevorzugt jedoch durchgängig an inneren Begrenzungsflächen des gasdurchlässigen Filterelementes 12 an, wodurch zwei weitestgehend voneinander getrennte Gasleitkanäle 13, 13' gebildet sind, in welchen sich weitestgehend voneinander unabhängige Gasströme 9 ausbilden können.
Die Filtervorrichtung 1 umfasst beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein hohlzylindrisches Filterelement 12, wobei die Schraubachse 6 des Gasleitelementes 2 fluchtend zur Längsachse des Filterelementes 12 ausgerichtet ist.
An einem ersten axialen Ende dieser hohlzylindrischen Filtervorrichtung 1 ist<*> die Austrittsöffnung 8 ausgebildet, während das zweite axiale Ende der Filtervorrichtung 1 entweder gasdicht geschlossen ausgebildet ist, oder analog zur Mantelfläche der Filtervorrichtung 1 ein gasdurchlässiges Filtermedium aufweist.
Das Filterelement 12 kann aber auch kegelförmig bzw. kegelstumpfförmig ausgeführt sein. In Bezug auf einen rechten Winkel zur Längsachse bzw. Schraubachse 6 kann das Filterelement 12 eine kreisförmige oder ovale Querschnittskontur aufweisen.
Die Fig. 2, 3 zeigen eine Filtervorrichtung 1, insbesondere einen Patronenfilter mit einem zumindest teilweise im inneren Hohlraum angeordneten Gasleitelement 2. Entsprechend einer ersten Ausführungsvariante ist ein Gasleitelement 2 mit relativ geringem Durchmesser vorgesehen, wie dies mit vollen Linien angedeutet wurde. Insbesondere kann ein Aussendurchmesser 14 des Gasleitelementes 2 zwischen in etwa 40% und weniger als 100%, zweckmässigerweise in etwa 66% eines Innendurchmessers bzw. einer lichten Weite des Filterelementes 12 betragen. Gemäss einer alternativen, zweiten Ausführungsvariante erstreckt sich das Gasleitelement 2 in Bezug auf seinen Aussendurchmesser 14 über den gesamten Innendurchmesser, d.h. über 100% des Innen- bzw. Hohlraumes des Filterelementes 12, wie dies mit strichlierten Linien angedeutet wurde.
Gemäss einer weiteren Ausführungsvariante ragt das Gasleitelement 2 über den inneren Hohlraum bzw. über die Austrittsöffnung 8 der Filtervorrichtung 1 hinaus, wie dies in vollen Linien dargestellt wurde. Entsprechend der in strichlierten Linien dargestellten Ausführungsvariante erstreckt sich das Gasleitelement 2 in Bezug auf die Längs- bzw. Schraubachse 6 ausschliesslich innerhalb des Hohlraumes der Filtervorrichtung 1. Der Aussendurchmesser 14 des Gasleitelementes 2 kann dabei entsprechend einer ersten Ausführungsvariante kleiner sein, als eine lichte Querschnittsweite bzw. ein Durchmesser
15 der Austrittsöffnung 8. Dadurch ist es ermöglicht, das Gasleitelement 2 auswechselbar bzw. wiederverwendbar auszuführen. Damit das Gasleitelement 2 seine bestimmungsgemäss Funktion erfüllen kann, ist es in Bezug auf die Filtervorrichtung 1 bzw. deren Filterelement 12 verdrehfest gehaltert. Diese Halterung kann auf verschiedenste Weise ausgeführt, insbesondere durch eine mechanische Kupplungs- und/oder Schraubverbindung
16 implementiert sein. Eine Teilkomponente dieser Kupplungs- und/oder Schraubverbindung 16 ist auf dem Gasleitelement 2 ausgebildet, um das Gasleitelement 2 durch einen Kupplungs- bzw. Schraubvorgang fest mit dem am bzw. im Filterelement 12 angeordneten Gegenstück verbinden und gegebenenfalls davon wieder lösen zu können. Eine Verschraubungsr ichtung einer Schraubverbindung ist zweckmässigerweise entgegen der Drallrichtung bzw. Wendelungsrichtung des Gasstromes 9 gewählt, sodass die Schraubverbindung nicht über die auf die Leitflächen 5 ausgeübten Drehkräfte gelöst werden kann.
Entsprechend einer alternativen Ausführungsform ist zwischen dem Gasleitelement 2 und dem Filterelement 12 eine Steck- bzw. Klemmverbindung 16' ausgebildet, wie dies in Fig. 2 mit strichlierten Linien veranschaulicht wurde. Dabei wird das Gasleitelement 2 mittels einem Fortsatz in eine korrespondierende, passgenaue Nut bzw. mit einer Ausnehmung in einen korrespondierenden, passgenauen Fortsatz klemmend eingesetzt. Diese miteinander korrespondierenden Kopplungs- bzw. Klemmelemente können dabei an einem Stirnende des Gasleitelementes 12 und an einer der Austrittsöffnung 8 gegenüber liegenden Begrenzungswand des Filterelementes 12 ausgebildet sein. Die entsprechend aufgebaute Klemmkraft sollte dabei grösser sein, als die über den Gasstrom 9 auf das Gasleitelement 2 in Richtung der Austrittsöffnung 8 einwirkende Kraft, um das Gasleitelement 2 in der jeweiligen Soll-Position zu halten.
Wie in Fig. 2 weiters beispielhaft dargestellt wurde, kann auch die der Austrittsöffnung 8 gegenüber liegende Stirn- bzw. Begrenzungswand als Filterelement 12 ausgeführt sein bzw. ein Filtermedium aufweisen. Um dem Filterelement 12 mehr Stabilität zu verleihen, besteht die Möglichkeit, dem Filterelement 12 bzw. dem eigentlichen Filtermedium zumindest partiell Stützelemente zuzuordnen, beispielsweise in Form von hohlzylindrischen Streckmetall-Elementen, Gittermatten oder Stützkörben. Auch das Gasleitelement 2 kann durch wenigstens einen Abstandhalter 17, welcher im Innenraum der Filtervorrichtung 1 angeordnet und mit dem Gasleitelement 2 lastübertragend verbunden ist, gestützt wer den.
Dieser zumindest eine Abstandshalter 17 kann dabei aus einem weichelastischen Material gebildet sein, welches eine ausreichend hohe Flexibilität besitzt, um sieh beim Entfernen des Gasleitelementes 2 via die Austrittsöffnung 8 derart elastisch verformen zu können, dass das Gasleitelement 2 über die Austrittsöffnung 8 relativ mühelos aus dem Filterelement 12 entfernt werden kann. Es können aber auch andere Verfahren, welche eine zerstörungsfreie Entfernung bzw. Montage des Gasleitelementes 2 gegenüber einem verschlissenen oder stark verschmutzten Filterelement 12 ermöglichen, angewandt werden.
Entsprechend der vorteilhaften Ausführungsvariante, bei der das Gasleitelement 2 über die Austrittsöffnung 8 hinausragt, wird auch im unmittelbaren Übergangsabschnitt zwischen der Austrittsöffnung 8 und einem daran anschliessenden Sammel- bzw. Ableitungskanal eine möglichst laminare Gasströmung 9 erzielt. Insbesondere wird dadurch eine zumindest abschnittsweise Aufrechterhaltung des strömungstechnisch vorteilhaften, gerichteten Gasstromes 9 erzielt, welcher ansonsten durch das abrupte Ende des Gasleitelementes 2 bzw. des Filterelementes 12 relativ bald seine vorteilhafte Ausrichtung verlieren und rasch wieder in eine relativ turbulente Strömung übergehen würde.
Gemäss der in den Fig. 2, 3 in strichlierten Linien dargestellten Ausführungsvariante ist das Gasleitelement 2 mit den Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 gegenüber den Innenflächen bzw. den inneren Begrenzungsflächen des gasdurchlässigen Filterelements 12 verdrehfest gehaltert. Dadurch bilden sich die in Fig. 1 bereits beschrieben Gasleitkanäle 13, 13' aus, welche weitestgehend voneinander getrennte, drall- bzw. spiralförmige Gasströme 9 ergeben. Das Gasleitelement 2 ist bei dieser Variante nicht über die gesamte Länge der Filtervorrichtung 1 ausgestaltet, sondern endet das Gasleitelement 2 bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Abstand 18 vor der Austrittsöffnung 8.
Dies gibt den gereinigten Gasströmen 9 die Möglichkeit, sich in einem Abstand 18 kurz vor der Austrittsöffnung 8 als gemeinsamer, spiral- oder schraubenförmig verlaufender Gasstrom 9 auszubilden und die Austrittsöffnung 8 gesammelt zu passieren.
Die Leitflächen 5 des Gasleitelements 2 können unter anderem im Hinblick auf die jeweils zu leitenden Gasströme 7 durch vielerlei Materialien gebildet sein. Insbesondere kann das Gasleitelement 2 aus Materialien gebildet sein, welche je nach Einsatzbedingungen eine erhöhte Temperatur- und/oder Säurebeständigkeit aufweisen. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Gasleitelement 2 bzw. dessen Leitfläche 5 aus einem extrudierbaren Material, wie zum Beispiel Kunststoff, gefertigt. Alternativ kann das Gas leitelement 2 auch in einem Spritzgiessverfahren zur Verarbeitung von Kunststoffen oder metallischen Werkstoffen hergestellt sein.
Dies ist hinsichtlich variabler Steigungen der Leitflächen 5 und/oder einer Mehrgängigkeit des Gasleitelementes 2 eine schnell zu realisierende, gut reproduzierbare und kostengünstige Methode zur Herstellung solcher Gasleitelemente 2. Dem gegenüber liegt ein Vorteil eines Extrusionsverfahre[pi]s darin, dass in kurzer Zeit eine hohe Menge an Gasleitelementen 2 als Stangenware gefertigt werden kann und die jeweils benötigen Ausführungen bzw. Längen durch einfaches Ablängen der Stangenware entsprechend den jeweiligen Erfordernissen geschaffen werden können.
Die wenigstens eine, bogenförmig geschwungene Leitfläche 5 des Gasleitelementes 2 bzw. das Gasleitelement 2 per se, kann aber auch durch sonstige Verfahren, insbesondere durch Verwinden, Pressen, Stanzen, Giessen, Sintern oder dglr hergestellt werden.
Entsprechend einer vorteilhaften, da einfach herzustellenden Ausführungsform ist das Gasleitelement 2 mit seinen spiralartigen Leitflächen 5 durch ein streifenför miges Plattenelement gebildet, wobei zumindest eines der distalen Enden des Plattenelementes um die Längs- bzw. Mittellängsachse gedreht bzw. verwunden wird und das streifenförmige Plattenelement dadurch zu einer Spirale gedreht ist bzw. dauerhaft in eine Spiralenform überführt ist.
Die Anwendung eines Spritzgiessverfahrens ermöglicht in einfacher Art und Weise eine mehrteilige Ausführung des Gasleitelementes 2, wobei einzelne Teilstücke über Steck-, Schraub- und/oder Klebeverbindungen zu einem einstückigen Gasleitelement 2 zusammengesetzt sind. Insbesondere können relativ kurze, spritzgegossene Einzelteile durch herkömmliche Verbindungsmethoden, wie zum Beispiel Kleben, Schweissen, Schrauben, Stecken oder durch werkzeuglose Befestigungsarten, zu einem mehrteiligen, einstückigen Gasleitelement 2 zusammengefügt werden. Herstellungstechnisch vorteilhafte Materialien für das Gasleitelement 2, wie zum Beispiel Kunststoffe, können den mechanischen und/oder chemischen Anforderungen fallweise kaum entsprechen.
Solche Materialien können dabei durch eine Beschichtung 19 mit anderen Materialien, welche beispielsweise in einem Galvanisierungs-, Eloxier-, Pulverbeschichtungs- oder Lackierprozess aufgebracht werden, resistenter bzw. tauglich gemacht werden. Somit ist es möglich, ein günstiges Basismaterial mit einer relativ widerstandsfähigen Beschichtung 19 zu versehen. Die Beschichtung 19 am Gasleitelement 2 kann auch durch eine Nano-Beschichtung bzw. Nano-Strukturierung gebildet sein, um ein leichte Reinigung bzw. eine geringere Anfälligkeit gegenüber Verschmutzungen zu erzielen.
Weiters kann es vorteilhaft sein, das Gas 7 bzw. den gereinigten Gasstrom 9 bereits in der Filtervorrichtung 1 mit Hilfe von Katalysatoren chemisch zu bearbeiten. Das Gasleitelement 2 kann dazu aus entsprechenden Materialien für ein solches katalytisches Verfahren bestehen bzw. damit beschichtet sein. Dabei ist es zweckmässig, die Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 nicht gasdicht auszuführen, sondern den Leitflächen 5 eine gewisse Diffusionsmöglichkeit für bestimmte Gase oder Moleküle zu verleihen. Das Material der Leitflächen 5 des Gasleitelements 2 weist dabei mikroskopisch kleine Offnungen 20 auf, um eine solche Diffusion zu ermöglichen. Die entsprechenden Leitflächen 5 bzw. Gasleitelemente 2 können dabei gänzlich oder nur abschnittsweise aus membranartigen bzw. diffusionsoffenen Materialien gefertigt sein.
Die Filtervorrichtung 1 mit einem inneren Hohlraum zu versehen, insbesondere als Hohlkörper 21 auszubilden, ist vor allem im Hinblick auf die Filterperformance zweckmässig. Die Filtervorrichtung 1 bzw. deren Filterelement 12 im Querschnitt zumindest annähernd kreisförmig, insbesondere hohlzylindrisch auszuführen, ist baulich und strömungstechnisch vorteilhaft. Die Querschnittsform des Hohlkö[phi]ers 21 kann aber auch oval bzw. elliptisch gewählt sein. Durch den zumindest annähernd kreisrunden Querschnitt sind an den inneren und äusseren Begrenzungsflächen 11 des Hohlkörpers 21 keinerlei bzw. möglichst wenige Kanten und/oder Vorsprünge vorhanden, wodurch turbulente Verwirbelungen möglichst vermieden werden. Dies ergibt einen homogeneren Gasstrom 9 bzw. eine möglichst laminare Strömung und einen vergleichsweise geringeren Strömungswiderstand.
Ausserdem wird durch eine in Bezug auf Kanten- bzw. Ecken minimierte Form eine lokale Anhäufung von abgeschiedenen Partikeln hintan gehalten und eine möglichst gleichmässig verteilte Nutzung des Filtermediums begünstigt. Auch die Bildung einer kontrollierten Drall- bzw. Spiralströmung im abzuleitenden Gasstrom wird durch den zumindest annähernd kreisrunden, inneren Querschnitt des Filterelementes 12 in Kombination mit dem schrauben- oder spiralartig ausgebildeten Gasleitelement 2 begünstigt.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Filtervorrichtung 1 gemäss Fig. 2 entsprechend den Schnittlinien lll-lll in Fig. 2. Die oben beschriebenen Ausführungsvarianten der Gasleitelemente 2 sind einerseits in vollen Linien und andererseits in strichlierten Linien veranschaulicht. Durch diese Schnittdarstellung der Filtervorrichtung 1 ist die Positionierung und Ausgestaltung des Gasleitelements 2 und die Ausbildung der entsprechenden Leitflä chen 5 klar ersichtlich. Die Schnittachse wurde so gewählt, dass die vorhergehend beschriebene Steck- bzw. Klemmverbindung 16', welche zur verdrehfesten Halterung bzw. einfachen Montage des Gasleitelementes 2 innerhalb des Filterelementes 12 dient, noch einmal schaubildlich dargestellt ist..Dabei ist das der Austrittsöffnung 8 gegenüberliegende Stimende des Gasleitelementes 2 in einer Aufnahmenut gehaltert. Auch die via die
Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 weitestgehend voneinander getrennten Gasleitkanäle 13, 13' im Hohlkö[phi]er 21 der Filtervorrichtung 1 sind hieraus klar ersichtlich.
In den Fig. 4, 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Gasleitelementes 2 innerhalb des Hohlkörper 21 der Filtervorrichtung 1 gezeigt. Dabei ist das Gasleitelement 2 viergängig ausgestaltet. Insbesondere unterteilen die Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 in Verbindung mit den inneren Begrenzungswänden des Hohlkörpers 21 den inneren Hohlraum 24 des Filterelementes 12 beispielsgemäss in vier parallel verlaufende Gasleitkanäle 1313'". Das Gasleitelement 2 liegt dabei mit seinen Aussenkanten 10 an den inneren Begrenzungsflächen des Filterelementes 12 an.
Somit ergeben sich beispielsgemäss vier im Wesentlichen separate Gasleitkanäle 13-13'" welche aufgrund des gasdurchlässigen Filterelementes 12 und aufgrund fehlender bzw. kaum zweckmässiger Abdichtungen zwischen den Aussenkanten 10 und den inneren Begrenzungsflächen des Hohlkö[phi]ers 21 lediglich räumlich voneinander getrennt sind. Eine positionsstabile Halterung des Gasleitelementes 2 ist dabei durch die Berührungspunkte der Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 mit den inneren Begrenzungsflächen des Filterelementes 12 erzielt. Das Gasleitelement 2 bildet somit auch einen inneren Stützkörper für das Filterelement 12 bzw. für dessen Filtermedium aus. Separate Stützkörbe, welche häufig aus einem hohlzylindrischen Streckmetall-Körper gebildet sind, können somit eingespart werden.
Insbesondere übernimmt das Gasleitelement 2 bei dieser Ausführungsform in vorteilhafter Art und Weise auch eine Stützfunktion für ein häufig relativ instabiles Filterelement 12, welches beispielsweise aus gefaltetem bzw. mehrlagigem Filte[phi]apier gebildet sein kann. Gegebenenfalls kann das Gasleitelement 2 an einzelnen Berührungspunkten auch mit dem Filterelement 12 verklebt oder verschweisst sein.
Eine zwei- oder mehrkanalige Ausführung des Gasleitelementes 2 kann vor allem auch dann vorteilhaft sein, wenn sich aufgrund der Grösse bzw. des Durchmessers der Filtervorrichtung 1 und/oder aufgrund der Geschwindigkeit und/oder der Dichte des zu filternden Gases 7 eine praktikable Drall- bzw. Spiralströmung erst dann ausbildet, wenn das Volumen der einzelnen Gasströme 9 bzw. Gasleitkanäle 13-13'" entsprechend verkleinert ist. Entsprechend einer Ausführungsform, wie sie ebenso aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann das Gasleitelement 2 in einem Abstand 22 vor einer der Austrittsöffnung 8 gegenüber liegenden Stirn- bzw. Begrenzungswand des Filterelementes 12 enden bzw. beginnen. Das Gasleitelement 2 reicht dabei also nicht bis zur gasdicht geschlossenen oder mit einem Filtermedium ausgeführten Stirn- bzw. Begrenzungswand des Filterelementes 12.
Insbesondere ist dabei das Gasleitelement 2 überwiegend der Austrittsöffnung 8 zugeordnet, um hier eine möglichst laminare Gasströmung bzw. einen möglichst geordneten Strömungsaustritt zu erzielen. Die Ausbildung eines Gasleitelementes 2 in dem der Austrittsöffnung 8 abgewandten Endabschnitt des Filterelementes 12 ist also nicht unbedingt notwendig. Unter anderem sind dadurch Kosten- und Gewichtseinsparungen ermöglicht. Insbesondere kann das Gasleitelement 2 nahe der Austrittsöffnung 8 positioniert sein und sich in etwa über 2 bis 90%, insbesondere 5 bis 50%, bevorzugt 3 bis 33 % der axialen Länge 3 des Filterelementes 12 bzw. dessen Hohlraumes 24 erstrecken.
Alternativ ist es auch möglich, das Gasleitelement 2 in einem axialen Abstand zur Austrittsöffnung 8 anzuordnen. Femer ist es möglich, das Gasleitelement 2 in Bezug auf die Austrittsöffnung 8 und in Bezug auf die hierzu gegenüberliegende Begrenzungswand des Filterelementes 12 zu distanzieren.
In den Fig. 6, 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Gasleitelementes 2 mit schraubflächenartigen bzw. spiralförmig verlaufenden Leitflächen 5 gezeigt. Bei dieser Ausführungsvariante des Gasleitelementes 2 sind die Leitflächen 5 entlang der Schraubachse 6 ausgespart bzw. ist rings um die Schraubachse 6 wenigstens ein axial verlaufender Durchbruch im Gasleitelement 2 ausgebildet. Das heisst, dass innere Begrenzungskanten der Leitflächen 5 bzw. des Gasleitelementes 2 in einem radialen Abstand 23 zur Längsbzw. Schraubachse 6 des Gasleitelementes 2 verlaufen, sodass sich entlang der Schraubachse 6 ein bevorzugt durchgängig vertaufender oder abschnittsweise ausgebildeter, zentral positionierter Strömungskanal ergibt.
Ein über das Filterelement 12 in den Hohlraum 24 eintretendes Gas 7 wird dabei durch die an der inneren Begrenzungsfläche des Filterelementes 12 ausgebildeten Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 unmittelbar ausgerichtet, um turbulente Strömungen bzw. Verwirbelungen möglichst frühzeitig zu verhindern bzw. zu minimieren. Im bevorzugt längsmittig bzw. axial verlaufenden Strömungskanal bzw. Hohlraum des Gasleitelementes 2 kann sich sodann ein Gasstrom 9 ausbilden, der von den zur Schraubachse 6 radial beabstandeten, äusseren Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 geführt wird. Diese Ausgestaltung mit peripher zur Schraubachse 6 verlaufenden Leitflächen 5 kann vor allem bei relativ hohen Volumenströmen bzw. gross volumigen Gasströmungen 9 im Bereich vor der Austrittsöffnung 8 von Vorteil sein. Insbesondere wenn die angestrebte Drall- bzw.
Spiralströmung in einem Abschnitt kurz vor der Austrittsöffnung 8 bereits ausreichend ausgeprägt ist, würde eine allzu grossflächige Leitfläche 5 lediglich einen erhöhten Strömungswiderstand verursachen.
Die Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 sollten also im Hinblick auf eine Minimierung des Strömungswiderstandes möglichst kleinflächig ausgeführt sein. Zu diesem Zweck kann der äussere Durchmesser des Gasleitelementes 2 kleiner ausgebildet kann, als der innere, lichte Durchmesser des Filterelementes 12, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Alternativ oder in Kombination dazu kann eine zentrale Freistellung bzw. ein entlang der Schraubachse 6 zumindest abschnittsweise verlaufender Durchbruch ausgeführt sein, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht wurde.
Die Ausbildung einer zentralen Freistellung bzw. eines längsmittig verlaufenden Strömungskanales im Gasleitelement 2 ist ausserdem für Filtervorrichtungen 1 bzw. Filteranlagen vorteilhaft, bei denen eine Abreinigungsvorrichtung zum Einsatz kommt, welche mit Druckluft-Impulsen arbeitet. Diese Druckluft-Impuse werden im Inneren des Filterelementes 12 erzeugt. Insbesondere erfolgt eine Einwirkung von Pressluft gegenüber den inneren Begrenzungsflächen des Filterelementes 12, sodass an der äusseren Begrenzungsfläche 11 des Filterelementes 12 gegebenenfalls haftende Gasabscheidungen bzw. Partikel möglichst vollumfänglich abgestossen werden. Diese Abrein igungseinrichtungen reinigen das Filterelement 12 also häufig mit gezielten Druckluft-Impulsen, welche in den Hohlraum 24 geleitet werden.
Ein zentral bzw. mittig freigestelltes Gasleitelement 2, wie es vorhergehend beschrieben wurde, ermöglicht dabei eine einfache Einleitung solcher Druckluftströmungen in den Hohlraum 24 und eine möglichst hohe Wirksamkeit gegenüber dem Filterelement 12. Insbesondere wird eine erhöhte Effizienz erzielt, nachdem Druckverluste weitestgehend vermieden werden.
Ausserdem kann das Filterelement 12 durch den zentralen bzw. achsparallel verlaufenden Hohlraum im Gasleitelement 2 in Bezug auf Wartungsarbeiten besser eingesehen werden. Insbesondere ist eine einfachere, visuelle Überprüfung der inneren Begrenzungsflächen hinsichtlich allfälliger Beschädigungen oder starker Verschmutzungen ermöglicht. Auch die Befestigung des Gasleitelementes 2 innerhalb des Filterelementes 12 bzw. der Filtervorrichtung 1 an einem entsprechenden Montage- bzw. Halteflansch kann über den zentralen Hohlraum im Gasleitelement 2 in einfacher und praktikabler Art und Weise durchgeführt werden. Ausserdem können allfällige Kupplungs- und/oder Schraubverbindungen mit entsprechenden Werkzeugen problemlos erreicht werden.
In Fig. 8 ist die Ausgestaltung eines einzelnen Gasleitelementes 2 oder mehrerer aneinander gereihter Gasleitelemente 2, 2' mit variierenden bzw. verschiedenen Durchmessern 25 bzw. 25' veranschaulicht. Bei bestimmten Zusammensetzungen der zu filternden Gase 7 und/oder bei gewissen Längen der Filtervorrichtung 1 und/oder bei gewissen Strömungsgeschwindigkeiten und/oder Gasvolumina kann es zweckmässig sein, die geometrische Ausgestaltung des Gasleitelementes 2 innerhalb einer Filtervorrichtung 1 mehrfach anzupassen. In Fig. 8 sind einige Kombinations- bzw. Variationsmöglichkeiten bezüglich des Durchmessers 25 des Gasleitelementes 2 beispielhaft dargestellt.
Das Gasleitelement 2 kann dabei in Seitenansicht konisch verjüngend bzw. insgesamt kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wobei der im Durchmessers 25 verjüngte, axiale Endabschnitt dieses kegelartigen Gasleitelementes 2 der Austrittsöffnung 8 zugeordnet bzw. zugewandt sein kann, wie dies in Fig. 8 beispielhaft dargestellt wurde. Alternativ ist es auch möglich, den vergleichsweise schmalen, axialen Endabschnitt des schraubflächenförmigen Gasleitelementes 2 dem der Austrittsöffnung 8 gegenüberliegenden Ende des Filterelementes 12 nächstliegend zuzuordnen und den zweiten Endabschnitt des kegeligen Gasleitelementes 2, welcher einen relativ grossen Durchmesser 25 aufweist, nahe der Austrittsöffnung 8 vorzusehen.
Ferner kann in dem der Austrittsöffnung 8 gegenüberliegenden Endabschnitt des Filterelementes 12 der Gasstrom 9 durch ein mehrgängiges Gasleitelement 2' geformt bzw. einheitlich ausgerichtet werden. Dabei wird dem bezüglich des Volumenstroms relativ kleinen Gasstrom 9 durch mehrere Gasleitkanäle 13, 13' eine ausreichend ausgeprägte Drall- bzw. Spiralbewegung aufgezwungen. In dem der Austrittsöffnung 8 zugewandten Endabschnitt ist der Durchmesser 25 des mehrgängigen Gasleitelementes 2 im Vergleich zum Durchmesser des Gasleitelementes 2 im Bereich des gegenüberliegenden Endabschnittes relativ gering. Dadurch kann der Gasstrom 9, welcher sich in Richtung zur Austrittsöffnung 8 vergrössert bzw. volumensmässig erweitert, relativ ungehindert durch die Austrittsöffnung 8 ausströmen.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass sich diese Ausführungsvarianten nicht nur auf das in Fig. 8 beschriebene, kegelförmige Gasleitelement 2 beziehen, sondern eine solche Kegelform auch bei den Ausführungen des Gasleitelementes 2 entsprechend Fig. 6 angewandt werden kann. Insbesondere kann ein hohlkegeliges Gas leitelement 2 ausgebildet sein, wobei die Aussparung entlang der Schraubachse 6 hohlkegelig ausgeführt ist bzw. der zentrale Strömungskanal im Gasleitelement 2 eine kegelartige Form aufweist.
Fig. 9 zeigt die Ausgestaltung eines Gasleitelementes 2, bei der das Gasleitelement 2 zusätzlich die Funktion eines Stützelementes erfüllt, wie dies beim Einsatz von so genannten Schlauchfiltern bzw. Filtervorrichtungen 1 mit flexiblen, Strumpf- bzw. sackartigen Filtermedien zweckmässig ist.
Bei der Ausbildung von Filtervorrichtungen 1 mit einem flexiblen bzw. in sich instabilen Filtermaterial 26 ist es erforderlich ein, inneres Stützelement vorzusehen, um während der bestimmungsgemässen Verwendung dieser Filtervorrichtung 1 eine hohlkö[phi]erartige Form des Filtermediums 26 zu gewährleisten. Ansonsten würde das formflexible Filtermaterial 26 bei einer Druckbeaufschlagung via das Gas 7 seine hohlkörperartige, sackförmige Form nicht beibehalten. Wesentlich ist dabei, dass das in das sackförmige Filtermaterial 26 eingesetzte Gasleitelement 2, wie dies in Fig. 8 beispielhaft dargestellt ist, zugleich die Funktion eines Stützelementes für das formflexible Filtermaterial 26 erfüllt.
Insbesondere können die bisher üblichen, gitterartigen Stützkörbe bei so genannten Schlauchfiltern in einfacher Art und Weise durch ein den Filterstrumpf bzw. das Filtermaterial 26 stützendes Gasleitelement 2 entsprechend zumindest einem der hierin beschriebenen Ausführungsformen ersetzt werden.
Das flexible Filtermaterial 26 kann dabei das Gasleitelement 2 relativ lose umhüllen, sodass es im inaktiven bzw. drucklosen Zustand der Filtervorrichtung 1 nicht an den Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 anliegt, wie dies in Fig. 9 mit strichlierten Linien dargestellt wurde. Sobald der Filtervorrichtung 1 mittels eines geeigneten, nicht dargestellten Über- oder Unterdruckerzeugers ein zu reinigendes Gas 7 zugeführt wird, so legt sich das flexible Filtermaterial 26 an den Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 abschnittweise an. Diese Aussenkanten 10 geben somit die Form bzw. Umrisskonturen des flexiblen Filtermaterials 26 vor. Das Gasleitelement 2 kann dabei in Bezug auf verschiedenste Parameter der zu filternden Gase 7, wie zum Beispiel Strömungsgeschwindigkeit oder Durchsatzvolumen, einen herkömmlichen Stützkorb vollständig oder auch nur teilweise ersetzen.
Auch hierbei kann ein in das Innere des sackartigen Filtermediums 26 eintretender, gereinigter Gasstrom 9 mittels dem Gasleitelement 2 möglichst vertust- bzw. widerstandsarm aus der Austrittsöffnung 8, welche quasi einen strömungstechnischen Flaschenhals darstellt, abgleitet werden.
In Fig. 10 ist ein Gasleitelement 2 dargestellt, welches zugleich einen Halte- bzw. Montageadapter für Filterelemente 12 darstellt bzw. ausbildet. Insbesondere ist dabei an einem Tragkörper 27 des Gasleitelementes 2 wenigstens eine Anschluss- und/oder Dichtfläche 28 für ein beispielsweise patronenartiges Filterelement 12 ausgebildet. Das Gasleitelement 2 ist entsprechend den vorhergehenden Beschreibungen schrauben- bzw. spiralförmig ausgebildet und weist zumindest eine um eine Schraubachse 6 verwundene Leitfläche 5 auf. Insbesondere umfasst dieses Gasleitelement 2 auch einen Tragkörper 27 mit adäquaten Anschluss- und/oder Dichtflächen 28. Durch diese Anschluss- und/oder Dichtflächen 28 ist es ermöglicht, das Gasleitelement 2 in standardmässige Filterelemente 12 einzusetzen, wie dies in Fig. 10 mit strichlierten Linien dargestellt wurde.
Ein geometrisch entsprechendes Filterelement 12 kann dabei durch eine standardmässige Steck-, Klemm- und/oder Schraubverbindung mit dem Tragkörper 27 des Gasleitelementes 2 gekoppelt werden.
In Fig. 10 ist weiters eine Ausgestaltung des Gasleitelementes 2 bzw. dessen Leitflächen 5 mit unterschiedlichen bzw. variierenden Steigungswinkeln 29 dargestellt. Der Steigungswinkel 29 ist dabei ein Mass für die Anzahl der Steigungen des Gasleitelementes 2 pro Längeneinheit. Ein hoher Steigungswinkel 29 bedeutet, dass innerhalb einer bestimmten Längeneinheit nur eine relativ geringe Anzahl von Steigungen vorgesehen ist, wobei ein niedriger Steigungswinkel 29 eine relativ hohe Anzahl von Steigungen bzw. Windungen ermöglicht. Durch einen niedrigen Steigungswinkel 29 kann - wie in Fig. 10 dargestellt - in dem von der Austrittsöffnung 8 abgewandten Abschnitt ein niedrig-voluminöse Gasströmung 9 in eine ausreichende Drall- bzw. Spiralströmung gezwungen werden.
Ein unverändert niedriger Steigungswinkel 29 könnte bei Annäherung zur Austrittsöffnung 8 die hinsichtlich des Volumens und/oder der Geschwindigkeit anwachsende Gasströmung 9 in ihrem Durchsatz behindern. Demzufolge kann es vorteilhaft sein, den Steigungswinkel 29 im Nahbereich der Austrittsöffnung zu erhöhen, um der Gasströmung 9 nur einen geringen Strömungswiderstand entgegen zu setzen. Ausserdem ist in diesem Abschnitt die angestrebte Drall- bzw. Spiralströmung bereits weitestgehend ausgebildet. Die Leitflächen 5 können dabei einen gleichbleibenden bzw. variierenden Steigungswinkel 27 aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10[deg.], insbesondere 20[deg.], vorzugsweise 35[deg.], und einer oberen Grenze von 80[deg.], insbesondere 70[deg.], vorzugsweise 55[deg.]aufweisen.
Die jeweiligen Effekte des Gasleitelementes 2 können somit auch bei bereits vorhandenen Filtervorrichtungen 1 bzw. Filteranlagen genutzt werden. Der Tragkörper 27 ist dabei in Art eines Halte- bzw. Montageadapters ausgeführt, sodass bestehende Filteranlagen einfach nachgerüstet werden können.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Filtervorrichtung 1 bzw. des Gasleitelementes 2, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfuhrungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvarianten möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Filtervorrichtung 1 bzw. Gasleitelementes 2 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 ; 2, 3; 4, 5; 6, 7; 8; 9; 10 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindu[pi]gsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
1 Filtervorrichtung
2 Gasleitelement
3 Länge
4 Schraubfläche
5 Leitfläche
6 Schraubachse
7 Gas
8 Austrittsöffnung
9 Gasstrom
10 Aussenkante
11 Begrenzungsfläche
12 Filterelement ,13' Gasleitkanal
14 Aussendurchmesser
15 Durchmesser
16 Kupplungs- und/oder Schraubverbindung
16' Steck- und/oder Klemmverbindung
17 Abstandhalter
18 Abstand
19 Beschichtung
20 Öffnung
21 Hohlkö[phi]er
22 Abstand
23 Abstand
24 Hohlraum
25 Durchmesser
26 Filtermaterial
27 Tragkörper
28 Anschluss- und/oder Dichtfläche
29 Steigungswinkel