CH629391A5 - Filterelement. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement für Druckluft und andere komprimierte Gase sowie Luft und Flüssigkeiten, bestehend aus zwei parallel, vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordneten, durchlässigen Stützmänteln, zwischen denen sich ein Filtermedium befindet.

Derartige Filterelemente werden häufig in Patronenform als auswechselbare Einsätze in von der zu filternden Flüssigkeit bzw. dem zu filternden Gas durchflossenen Gehäusen verwendet. Diese bekannten Filterelemente besitzen jedoch erhebliche Nachteile. Zunächst ist festzustellen, dass sie sehr schnell verstopfen und nach relativ kurzer Standzeit schon zu einem hohen Differenzdruck führen, was als Folge der relativ schnell eintretenden Verstopfung der Oberfläche des Filtermediums anzusehen ist. Darüber hinaus werden für das Filtermedium in aller Regel harzverstärkte Faserstoffe verwandt, wobei als Bindemittel z.B. Polyvinyl zum Einsatz gelangt. Zwar wird dadurch dem Filtermedium eine gewisse Eigenstabilität gegeben, jedoch führt das damit verbundene Verkleben der Faserenden zu verschiedenen Nachteilen. Dabei ist zunächst das vergleichsweise geringere Hohlraumvolumen zu nennen, als dessen Folge ein geringes Schmutzaufnahmevermögen und damit eine relativ geringe Standzeit des Filterelements eintritt, sowie eine steigende Verschlechterung des Wirkungsgrades. Ein weiterer Nachteil liegt in der Wärmeempfindlichkeit dieser bekannten Filterelemente, die durch den Schmelzpunkt des Bindemittels - im angegebenen Beispiel 120°C, so dass ab 60 °C Veränderungen eintreten - gegeben ist. Sobald diese Temperatur überschritten wird, fällt das Gewebegerüst zusammen. Dies braucht nicht immer gleich bemerkt zu werden, so dass abgesehen vom rapiden Abbau des Filtereffektes auch eine Verunreinigung der austretenden Flüssigkeit bzw. des austretenden Gases durch abgelöste Partikel dieses Bindemittels bzw. der jeweils verwendeten Additive eintritt. Aber auch gegen Aggression, z.B. durch H202, sind diese Filterelemente empfindlich mit den im Zusammenhang mit erhöhten Temperaturen beschriebenen Folgen. Ausserdem können sich Brutstätten bilden, was insbesondere für Sterilfilter erhebliche Nachteile mit sich bringt. Der Einsatzbereich der bekannten Filterelemente der eingangs genannten Art sowie ihre Lebensdauer sind daher relativ gering, was diese Elemente unwirtschaftlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht nur 5 universell einsetzbar ist, sondern gegenüber bekannten Elementen auch wesentlich längere Standzeit bei erhöhtem, konstantem Filtereffekt besitzt. Diese Aufgabe wird erfin-dungsgemäss dadurch gelöst, dass das Filtermedium - auch Filterbett genannt - aus mehreren Lagen mit unterschiedli-lo eher Porosität zusammengesetzt ist, wobei die feinporigere Lage zumindest auf ihrer der Eintrittsseite zugekehrten Fläche mit einer weniger feinporigen Lage abgedeckt ist. Mit diesen Massnahmen wird eine sogenannte «Sandwich»-Kon-struktion geschaffen, die eine überraschend grosse Tiefenwir-i5 kung besitzt, da unterschiedlich grosse Partikel unterschiedlich tief in das Filter eindringen. Dabei gelangen grosse Partikel nicht in den Feinstfilterbereich, sondern werden vorher zurückgehalten, während kleine Partikel bis ins Innerste des Filtermediums eindringen, so dass sich die denkbar günstig-20 ste «Korngrössenverteilung» innerhalb des Filtermediums ergibt. Gegenüber den eingangs erwähnten, schnell verstopfenden bekannten Filtermedien, deren Schmutzstoffansammlung im wesentlichen nur auf der Oberfläche des Mediums erfolgt, ist das erfindungsgemässe Filterelement für 25 wesentlich grössere Partikelkonzentrationen geeignet, da die Schmutzaufnahmekapazität aufgrund der 2-Stufen-Tiefen-wirkung wesentlich grösser ist; gleichzeitig ergibt sich ein geringerer Differenzdruck über eine längere Standzeit.

Durch diese Vorteile ergibt sich eine ausserordentüch 30 universelle Anwendung mit extrem hohem Wirkungsgrad bei vergleichsweise grösserer Standzeit. Aufgrund der Tiefenwirkung besteht weiterhin die Möglichkeit, bei erfindungsge-mäss aufgebauten Filterpatronen deren Durchmesser bzw. die Gesamtabmessungen kleiner zu halten. 35 In bevorzugter Ausführungsform besteht das Filterelement aus einem dreilagigen Filtermedium symmetrischen Aufbaus, dessen mittlere Lage aus bindemittelfreiem Mikrofaservlies besteht, das beidseitig von je einer Lage ebenfalls bindemittelfreiem Stützfaservlies abgedeckt ist. Dieser 40 beidseitig symmetrische Aufbau hat zunächst den Vorteil, dass das derart ausgebildete Filterelement sowohl in Strömungsrichtung als auch in Umkehrrichtung wirkungsvoll und sicher arbeiten kann, wobei durch das beidseitig vorgesehene Stützfaservlies die Möglichkeit gegeben ist, das ei-45 gentliche, im mittleren Bereich liegende Filtermedium frei von organischen und anorganischen Bindemitteln zu halten, so dass ohne Wirkungsgradverlust einerseits bei hohen Temperaturen und anderseits mit aggressiven Medien gearbeitet werden kann. Das Fehlen von Bindemitteln führt weiterhin so dazu, dass bei gleicher Oberfläche eine wesentlich grössere Filtrierungstiefe erzielt werden kann, so dass hier auch von einem dreidimensionalen Mikrofaservlies gesprochen werden kann. Überdies ist ein solches Filter chemisch, biochemisch und biologisch inaktiv, da keine organischen oder 55 anorganischen Zusätze Verwendung finden.

Dem beidseitig vorgesehenen Stützfaservlies kommt ausser der Stützfunktion auch noch die Eigenschaft eines Vorfilters zu, das den gröberen Schmutzanteil daran hindert, in die ^ feinporigere Lage zu gelangen.

Als bevorzugtes Material hat sich für das dreidimensionale, geschichtete Mikrofaservlies Glasfasermaterial aus 0,2 um starken Fasern erwiesen, während das Stützfaservlies als Vorfilter aus Nylonfasern besteht. Diese Materialien er-65 lauben die nach Wegfall des Bindemittels sich eröffnende Möglichkeit der Reduzierung der Durchmesser der einzelnen Fasern, wodurch ein vergleichsweise hohes Hohlvolumenverhältnis erzielt werden kann.

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In besonderen Anwendungsfallen kann das Filterelement auf der Austrittsseite mit einem Schaumstoffmantel versehen sein, der sich bei patronenförmigem Filterelement in aller Regel auf dessen Aussenseite befindet, da dieses Element von innen nach aussen beaufschlagt wird. Durch die Anordnung des zusätzlichen Schaumstoffmantels wird beim Filtern beispielsweise zum Ausscheiden von Öl aus Druckluft garantiert, dass keine Aerosole mitgerissen und in den bereits gefilterten Luftstrom gelangen, auch nicht beim Überschreiten der angegebenen Nennleistung (0 bis 200%).

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungs-gemässen Filterelements in Patronenbauweise, teilweise aufgebrochen, und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch das Filterelement im unteren Bereich.

Gemäss Fig. 1 ist das erfindungsgemässe Filterelement beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als Patrone gestaltet, die zwischen einem oberen Deckel 1 und einem unteren Dek-kel 2 das im einzelnen nachfolgend hinsichtlich seines Aufbaus noch näher zu beschreibende Filterelement als Hohlzylinder trägt. Der obere Deckel 1 ist mit einer zentrischen Durchgangsöffnung versehen, die zu einem Aussengewinde 3 geformt ist, das sich koaxial zur Patrone erstreckt und dem Einsetzen der Patrone in die Zulaufleitung eines nichtdarge-stellten Gehäuses dient. Ein zwischen dem oberen Deckel 1 und dem Aussengewinde 3 vorgesehener, umlaufender Dichtungsring 4 sorgt dafür, dass der das zu filternde Gas oder die zu filternde Flüssigkeit zuführende, in den Innenraum der Patrone mündende Bereich von dem die Patrone umgebenden, die gereinigte Flüssigkeit bzw. das gereinigte Gas enthaltenden Hohlraum dichtend getrennt ist.

Wie bereits erwähnt, hat das Filtermedium im dargestellten Ausführungsbeispiel Zylinderform, wie sich aus Fig. 2 ergibt. Der dort dargestellte Pfeil a symbolisiert den Zulauf des zu filternden Mediums, das gereinigt auf der Aussenseite - durch die Pfeilspitzen e symbolisiert - der Patrone austritt. Um eine absolut sichere Trennung der beiden bereits oben erwähnten Räume zu gewährleisten, ist, wie ebenfalls aus Fig. 2 hervorgeht, der untere Deckel 2 am Aussenumfang und im Zentralbereich derart nach innen gebördelt, dass der

Filtermediumzylinder quasi in eine umlaufende Rinne 5 gestellt und mit Hilfe eines am unteren und oberen Ende innen und aussen anzubringenden Klebemittels 6 mit dem oberen und unteren Deckel 1 bzw. 2 verbunden wird. 5 Das Filtermedium ist im dargestellten Ausführungsbeispiel symmetrisch aufgebaut und besteht aus drei noch näher zu beschreibenden Lagen, die zwischen zwei konzentrisch zueinander angeordneten, über ihre gesamte Fläche mit einem Muster von Durchtrittsöffnungen versehenen Edelstahl-lo Stützmänteln 7 eingelegt sind. Die Durchtrittsöffnungen können auch andere als die dargestellte Form besitzen, solange nur der Strömungswiderstand dadurch nicht beeinträchtigt wird. Die mittlere Lage 8 des Filtermediums besteht aus einem bindemittelfreien Mikrofaservlies, vorzugs-i5 weise auf der Basis von Glasfaser, und besitzt aufgrund der bereits eingangs erörterten Verhältnisse ein sehr grosses Hohlvolumen mit erheblicher Tiefenwirkung, so dass hier von einem dreidimensional wirkenden Filtermedium gesprochen werden kann.

Sowohl die innere als auch die äussere Hauptfläche der mittleren Lage 8 ist mit je einer Lage 9a bzw. 9b aus Stützfaservlies abgedeckt, das auf der Basis von Nylon hergestellt ist und ebenfalls kein Bindemittel aufweist. Die Stützlagen 9a und 9b sind nicht so feinporig wie die mittlere Lage 8 und stellen quasi ein Vorfilter dar, das die Effektivität und Lebensdauer des Filters noch weiter erhöht und beständige Betriebssicherheit garantiert. Durch die Anordnung dieser Vorfilter- und Stützlage auf beiden Seiten des mittleren Mikrofa-servlieses kann die Strömungsrichtung wirkungsvoll beispielsweise zur Reinigung umgekehrt werden. Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Materialien erlauben eine Anwendung des Filterelements auch für Flüssigkeiten und Gase, bei denen es auf äusserste Sterilität ankommt. Darüber hinaus umfasst das breite Verwendungsgebiet des vorgeschlagenen Filterelements das Ausfiltern von Öl, Wasser und Schmutz aus Druckluft und anderen Gasen sowie die Flüssigkeits-, Dampf- und Staubfeinfiltrierung.

Sofern die Filter zum Ausscheiden von Öl aus Druckluft verwendet werden, bietet ein zusätzlicher Schaumstoffmantel 10 eine weitere Gewähr dafür, dass Aerosole nicht in den bereits gefilterten Luftstrom gelangen. Diesbezüglich sind selbstverständlich auch andere äussere Abdeckungen je nach den speziell zu filternden bzw. zu reinigenden Medien denkbar.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

629 391 PATENTANSPRÜCHE

1. Filterelement für Druckluft und andere komprimierte Gase sowie Luft und Flüssigkeiten, bestehend aus zwei parallel zueinander angeordneten, durchlässigen Stützmänteln (7), zwischen denen sich ein Filtermedium befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium aus mehreren Lagen (8, 9a, 9b) mit unterschiedlicher Porosität zusammengesetzt ist, wobei eine feinporige Lage (8) zumindest auf ihrer der Eintrittsseite zugekehrten Fläche mit einer weniger feinporigen Lage (9a) abgedeckt ist.

2. Filterelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein dreilagiges Filtermedium symmetrischen Aufbaus, dessen mittlere Lage (8) aus bindemittelfreiem Mikrofaservlies besteht, das beidseitig von je einer Lage (9a, 9b) aus ebenfalls bindemittelfreiem Stützfaservlies abgedeckt ist.

3. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofaservlies aus Glasfasern aufgebaut ist, während das Stützfaservlies als Vorfilter aus Nylonfasern besteht.

4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen auf der Austrittsseite den äusseren Stützmantel abdeckenden Schaumstoffmantel (10).