DE1607669A1

DE1607669A1 - Filterkoerper fuer einen Trockenfilter

Info

Publication number: DE1607669A1
Application number: DE19671607669
Authority: DE
Inventors: Hans Dietrich
Original assignee: BAYERISCHE WOLLFILZFABRIKEN KG; Offermann Zeiler Schmid & Co
Current assignee: BAYERISCHE WOLLFILZFABRIKEN KG; Offermann Zeiler Schmid & Co
Priority date: 1967-04-25
Filing date: 1967-04-25
Publication date: 1970-07-30
Also published as: GB1230408A; CH507017A

Description

BAYERISCHE WOUFILZFAB^KBN K.G,

Offermonn, Zeiler, Schmid & Co. * ρ η TC C Q

Offingen ond Hof TbU /bbS

An das

Deutsche Patentamt

8000 München 2
Zweibrückenstraße 12

P 16 07 669.0-23 Die/gm 5. September I968

Beschreibung

zu der Patentanmeldung Filterkörper für einen Trockenfilter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Filterkörper für einen Trockenfilter, wie Luftreiniger, Staubabscheider, Produktengewinner, aus einer Wollfilzschicht, die an einem Stützgitter anliegt.

Bei einem bekannten Filterkörper dieser Art (USA-Patent 2 685 3^5) ist eine Wollfilzschicht von einer verlorenen Filterrahmenstruktur gehalten, die aus Draht besteht und mit je einem Stützgitter an beiden Seiten der Wollfilzschicht anliegt. Jedes Stützgitter besteht aus einem Rahmen, der durch Diagonalstreben versteift ist. Beide Stützgitter werden durch den Rand der Wollfilzschicht umgreifende Klampen zusammengehalten. Diese Struktur ist wenig flexibel, aufwendig und nicht wie Textilmaterial in beliebig gewünschter Form zuschneidbar. Abgesehen von dem starren Rahmenkorsett unterscheidet sich die Funktion nicht von der einfacher Wollfilz-Trockenfilter, wie sie seit langem Verwendung finden. Neue Unterlagen **.-..7&. 1 At» 2 Nt, 1 *λ5 ■>- ..— >■,-,.■■ <- 4.?.i?t-

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Herkömmliche reine Wollfilze haben im Rahmen der begrenzten chemischen Resistenz der Wollfaser zwar eine hervorragende Filtrationswirkung, da an die Stelle der im wesentlichen zweidimensionalen Wirkung von Filtergeweben eine mehr dreidimensionale Abscheidewirkung tritt, die in der Praxis die Möglichkeit einer drei- bis vierfachen Flächenbelastung der Filterfläche mit zu filternder Luft relativ zu Geweben ergibt; zu geringe Reißfestigkeit und zu hohe Dehnung lassen dagegen zu wünschen übrig.

Filtergewebe zeigen zwar hohe Reißfestigkeit und geringe Dehnung, wobei diese Eigenschaften natürlich nach der verwendeten Faserart variieren. Der Staubabscheidegrad von Geweben ist hingegen gering. Wenn man ein relativ loses Gewebe verwendet, kann durch die Poren zwischen den Kett- und Schußfäden zuviel ungefilterte Luft entweichen. Nimmt man das Gewebe sehr dicht, läßt die Luftdruchlässigkeit so nach, daß man zur Filtration einer bestimmten Luftmenge eine große Filterfläche und damit relativ hohen Kostenaufwand benötigt.

Es besteht daher das Bestreben, einen Trockenfilterkörper so zu gestalten, daß er ähnlich wie bei Filtergeweben eine hohe Reißfestigkeit und ähnlich wie reiner Wollfilz eine dreidimensionale Abscheidewirkung zeigt, aber anders als Wollfilz auch noch chemisch resistent ist.

In diesem Sinne setzt man neuerdings für Trockenfiltrationszwecke sogenannte Nadelfilze ein. Bei einem bekannten derartigen Nadelfilz ist eine Polyacrylnitrilfaser auf Polyamidgewebe beidseitig aufgenadelt. Die Pasern werden dabei mit Hilfe von Nadeln, die feine Einkerbungen besitzen, künstlich verwirrt und zum sogenannten Nadelfilz verdichtet. Die Verdichtung erfolgt dabei lediglich in der Dicke, aber nicht in der Länge und Breite des Flächengebildes.

Derartige Nadelfilze sind wegen der verwendeten synthetischen Fasern, die auch anderer Art als bei dem genannten Beispiel sein können, bei angepaßter Wahl der Materialien gegen-

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über chemischen und physikalischen Einflüssen befriedigend resistent und haben in dem durch das Nadelverfahren begrenzen Porösitätsbereich gute Filtereigenschaften und infolge der Stützeinlage gute Festigkeitseigenschaften. Die Nadelfilze sind daher den oben besprochenen herkömmlichen Trockenfilterkörpern aus reinem Wollfilz oder reinem Gewebe meist vorzuziehen.

Eine Schwäche der Nadelfilze bei Verwendung für Filtrationszwecke besteht jedoch darin, daß mit einem Nadelverfahren wegen der begrenzten Zahl der Nadeln der Nadelbank nur eine begrenzte Feinporigkeit erreicht werden kann, die der bei Wollfilz erreichbaren Feinporigkeit unterlegen ist. Für Spezialzwecke, bei denen es auf die geringe chemische Resistenz von Wollfilz nicht in erster Linie ankommt, sondern vor allem eine hohe Feinporigkeit angestrebt wird, kann demnach immer noch Wollfilz dem Nadelfilz vorzuziehen sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filterkörper für einen Trockenfilter zu schaffen, dessen Abscheidewirkung durch den auch an sehr feine Porösitätsgrade anpaßbaren Wollfilz bewirkt wird, der aber andererseits anders als reiner Wollfilz oder lediglich durch ein Stützkorsett versteifter Wollfilz die guten mechanischen Eigenschaften des Nadelfilzes zeigt, wie hohe Reißfestigkeit, Flexibilität, beliebige Zuschneidbarkeit und Formgebungsmöglichkeit, Einspannbarkeit des Filterkörpers an seinen Rändern ohne zusätzliche Stützkorsetts 'und, nicht zuletzt, inniger Zusammenhalt des Filterkörpennaterials auch gegenüber hohen, gegebenenfalls stoßweise oder pulsierend erfolgenden Beanspruchungen des zu· filternden Mediums oder eventuell eines Rückspülmediums.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung bei einem Filterkörper der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Stützgitter in an sich bekannter Weise ein lose eingestelltes Wabengitter, wie Gewebe, Gewirke oder sich kreuzende Fadenlage, aus synthetischen Spannfäden für das Filzmaterial ist, auf bei-

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den .Seiten dieses Stützgitters je eine Wollvliesauflage aufgenadelt ist und dieses Produkt in an sich bekannter Weise auf die gewünschte Filterporösität durch Filzen und Walken dreidimensional eingeschrumpft ist.

Ein lose eingestelltes Gewebe aus synthetischen Spannfäden für das Filzmaterial ist von solchen Nadelfilzen bekannt, bei denen die Weitmaschigkeit der den eigentlichen Nadelfilzkörper tragenden synthetischen Gewebeeinlage zum Erzeugen eines grobporigen Filterkörpers vorgesehen ist. Ein feinporiger Nadelfilz zeigt demgegenüber dicht eingestellte Geweb e e inlagen.

Auch bei Wollfilz sind bereits lose eingestellte Gewebeeinlagen bekannt (Schweizer Patent 47608), durch dessen Maschenöffnungen hindurch die zu beiden Seiten des Gewebes befindlichen Filzmassen miteinander verbunden sind. Bei einem derartigen bekannten Wollfilz mit Gewebeeinlage wird das weitmaschige Gewebe zwischen zwei Vliese eingeführt und das Ganze in der Filzmaschine gefilzt. Für hoch beanspruchte Trockenfilter, bei denen die Gewebeeinlage des Filterkörpers aus synthetischen Geweben zwecks Erreichung hoher Reiß- und Standfestigkeit bestehen soll, ist jedoch eine allein durch Umfilzen der synthetischen Gewebeeinlage erreichte Verbindung der Filzmasse mit dem Sttitzgewebe nicht als voll befriedigend anzusehen. Ein Grund hierfür besteht in der begrenzten Verzahnung der beiderseitigen Vliesauflagen des Stützgewebes, die überhaupt durch dessen Maschenöffnungen allein durch Filzen erreicht werden kann. Ein noch wesentlicherer Grund besteht darin, daß etwa die für das Stützgewebe in Frage kommenden Polyamidfasern sehr verfilzungsfeindlich · sind.

Aus diesem Grunde wird nach der Erfindung zum Erreichen eines innigen Zusammenhalts des Filterkörpers nach der Erfin- · dung die beiderseitige Wollvliesauflage noch vor dem Filzen zusätzlich auf das synthetische Stützgitter beidseitig aufgenadelt, so daß vor dem Verfilzen bereits mechanisch eine erhebliche Verzahnung der beiden Wollvliesauflagen miteinander durch die

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Maschenöffnungen erreicht wird und das Verfilzen dann in erster Linie ein zusätzliches Verhaken der durch die Maschenöffnungen druchgreifenden Fasern bewirkt.'

Wollfilze mit eingelagerten Stützfäden, Stützgeweben und dergleichen sind für andere textile Anwendungszwecke als die Trockenfiltration an sich in mannigfacher Form bekannt (siehe z.B. auch Schweizer Patent 3680I). Man hat auch schon synthetische Stützgewebe verwendet. So ist bei einem bekannten Unterkragenfilz ein Wollvlies einseitig auf ein synthetisches Diagonalgewebe zunächst aufgenadelt und dieses Produkt anschließend gefilzt. Die lose eingestellten Fäden des Diagonalgewebes verhindern dabei bereits wie bei der Erfindung eine Beulen- oder Faltenbildung im Stützgewebe beim Filzen und Walken. Es ist jedoch neu, irgendein Wollfilzmaterial, dem durch ein Stützgewebe oder dergleichen bei Beibehaltung der Flexibilität und Durchlässigkeit zusätzliche mechanische Festigkeit, insbesondere Reißfestigkeit, verliehen ist, für Filtrationszwecke einzusetzen. Darüberhinaus schafft die Erfindung noch in besonderer Anpassung an die besonderen Verhältnisse hoch beanspruchter Trockenfilter durch das beidseitige Aufnadeln der beiden Wollvliesauflagen auf das synthetische Stützgewebe oder dergleichen noch eine an sich neue Wollfxlzqualität. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß die beiden zusätzlichen Arbeitsgänge des Aufnadeins vor dem Filzen, wobei erst eine Wollvliesschicht auf einer Seite des Stützgewebes oder dergleichen aufgenadelt wird, dann dieses Produkt gewendet wird und schließlich die andere Wollvliesauflage auf der Gewebeseite dieses Produkts aufgenadelt wird, die erreichbaren g uten Trockenfiltrationseigenschaften, insbesondere den innigen Zusammenhalt des Filterkörpers und dessen Zug- und Reißfestigkeit, rechtfertigen. Beachtlich ist dabei, daß die Fäden des Stützgitters trotz der dreidimensionalen Schrumpfung des Produkts beim Filzen und Walken immer noch gute Eigenschaften als Spannfäden zeigen, welche die Zug- und Reißfestigkeit des Filterkörpers maßgeblich bestimmen und außerdem ein normales Einspannen eines in beliebiger Gestalt zugeschnittenen und ge-

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gebenenfalls auch in bekannter Weise räumlich geformten, ' z.B. schlauch- oder taschenförmig gestalteten, Filterkörpers an seinen Rändern gestatten.

Bei typischen Anwendungsfällen verliert das Produkt aus Stützgewebe und aufgenadeltem Wollvlies beim Walken ca. 4o % seiner Fläche; die tatsächlich vorgenommene Verdichtung und Schrumpfung wird je nach der gewünschten Luftdurchlässigkeit eingestellt. Durch geeignete Wahl des verwendeten Wollvlieses kann man aber nicht nur die Feinporigkeit des Filterkörpers, sondern auch seine Reißfestigkeit im ganzen beeinflussen, die ja nicht allein nur von dem eingelegten Stützgitter bestimmt ist.

Eine Beeinflussungsmöglichkeit besteht in der Wahl der verwendeten Wollfilzfasern. Der Wollfilz eines Filterkörpers nach der Erfindung besitzt vorzugsweise ein Gemisch von in erster Linie die Feinporigkeit bestimmenden kurzen Fasern und in erster Linie die Reißfestigkeit des Wollfilzes bestimmenden langen Fasern.

Eine andere Beeinflussungsmöglichkeit besteht in der räumlichen Anordnung der einzelnen Fasern des Wollfilzes, die möglichst ungeordnet liegen sollen, um beim Filzen hohe Reißfestigkeit unabhängig von einer bestimmten Einspannungsorientierung zu erreichen.

Vorzugsweise ist der Wollfilz in an sich bekannter Weise in Wirrfaserlage ausgebildet. Es ist nämlich möglich, die Fasern durch ein Blasverfahren mit einem sogenannten Vliesbildner (englisch: "random webber") völlig unregelmäßig anzuordnen, so daß der Wollfilz in Wirrfaserlage ausgebildet ist und dadurch gute Reißfestigkeit und Dehnungsfestigkeit besteht. Geeignete Vliesbildner stehen jedoch nicht immer zur Verfügung, zumal sie relativ teuer sind.

Stattdessen kann man sich auch mit einer weniger unge-

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ordneten Faserlage begnügen und den Wollfilz in an sich bekannter Veise fasergekreuzt ausbilden. Hierzu verwendet man eine Kreuzkrempel. Wenn man dieser noch eine Längskrempel nachordnet, erhält man ein sich wegen seiner guten Abstimmung von Längs- und Querfestigkeit besonders auszeichnendes Filtermaterial, bei dem der Wollfilz aus einer ein- oder mehrfachen, vorzugsweise vielfachen Folge einer Längsfaserlage, einer dazu unter einem Schrägungswinkel stehenden Querfaserlage, einer mit dem umgekehrt orientierten gleichen Schrägungswinkel anschließenden Querfaserlage und einer weiteren Längsfaserläge besteht.

Nach Wahl der-Faserlängen und der Faserorientierungen kann noch über Dichte und Stärke der Wollfilzschicht verfügt werden.

In machen Fällen ist es nützlich, wenn die Wollfilzauflage zu beiden Seiten des Stützgitters gleich stark ist, da dann der Filterkörper invariant dagegen ist, welche Seite dem zu filternden Luftstrom zugewandt ist.

In anderen Fällen ist es jedoch erwünscht, daß die Abscheidewirkung praktisch nur auf der dem zu filternden Gasoder Luftstrom zugewandten Wollfilzschicht erfolgt, während die entgegengesetzte Wollfilzauflageschicht des Stützgitters in derster Linie nur die Aufgabe hat, den innigen Zusammenhalt der ganzen Wollfilzmasse mit dem eingelagerten Stützgitter sicherzustellen. Ein typischer solcher Anwendungsfall ist dann gegeben, wenn di-e dem zu filternden Gas- oder Luftstrom abgewandte Seite des Filterkörpers von einem Rückspülungsgas- oder »luftstrom beaufschlagt werden soll. In einem solchen Fall ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Stärke der dem zu filternden Gas» oder Luftstrom zugewandten Wollfilzauflage des Stützgitters größer ist als die Stärke der Wollfilzauflage an der entgegengesetzten Seite, die von einem Rückspülungsgas- oder -luftstrom beaufschlagbar ist. Ähnliches gilt für entsprechend gelagerte Fälle, bei denen nur an einer Seite eine Abscheidewirkung erfolgen soll.

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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Die Figuren 1 und 2 perspektivische Teilansichten alternativer Filterkörper gemäß der Erfindung mit verschiedener Faseranordnungen und

die Figuren 3 und k abgebrochen gezeichnete Querschnitte längs eines Fadens des Stützgitters durch alternative Filterkörper gemäß der Erfindung mit verschiedener Stärkebemessung der beiderseitigen Wollfilzauflageschichten des Stützgitters.

Bei den vier dargestellten Filterkörpern der vier Figuren ist jeweils ein Stützgitter in Wollfilz eingelagert. Das Stützgitter besteht aus sich rechtwinklig kreuzenden und lose eingestellten synthetischen Fäden, z.B. aus Polyamid oder einem ähnlichen Material und kann als Gewebe, Gewirke oder sich entsprechend kreuzende Fadenlage vorliegen. Im Falle eines Gewebes gibt es Schuß - und Kettfäden. Lediglich beispielsweise mögen die dargestellten Fäden 7 bzw. 7b bzw. 7c Kettfäden und die diese rechtwinklig kreuzenden Fäden Schußfäden einer Gewebeeinlage des Wollfilzes sein.

* In allen Fällen ist zunächst je eine Wollvliesauflage auf die beiden entgegengesetzten Seiten des Stützgitters aufgenadelt und dieses Produkt auf die gewünschte Filterporösität durch Filzen und Walken dreidimensional eingeschrumpft.

Wie in Figur 2 dargestellt, kann die jeweilige Wollfilzauflageschicht des Filterkörpers Ib aus Fasern 16 in Wirrfaserlage bestehen. Einen hohen Unordnungsgrad der Wollfasern zeigt jedoch auch der Filterkörper 1 a gemäß Figur 1. Hier ist der Wollfilz in spezieller Weise fasergekreuzt angeordnet, in dem einer Kreuzkrempel eine Längskrempel nachgeordnet wtr de. In Längsrichtung erstrecken sich die Wollfasern 1o. Quer zu diesen Fasern Io erstrecken sich jeweils in der nächst höheren oder

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nächst niedrigeren Faserlage Querfasern 12 undi4, die gegenüber den Längsfasern 1o den gleichen Schrägungswinkel haben, dessen Vorzeichen jeweils umgekehrt orientiert ist.

Bei den Filterkörpern gemäß den Figuren 1, 2 und h ist die beiderseitige Wollfilzauflage auf dem Stützgitter jeweils gleich stark bemessen. Das ist in Figur k anhand der beiden gleich bezeichneten Wollfilzauflagen 2o c besonders hervorgehoben. Bei der Ausfuhrungsform eines Filterkörpers gemäß Figur 3 ist demgegenüber die Wollfilzauflageschicht 2Ob stärker als die Wollfilzauflageschicht 2ob2 bemessen. Das ist z.B. dann sinnvoll, wenn an der Schicht 2ob-i der Filterkuchen abgeschieden werden soll, während an der Schicht 2ob£ ein Rückspülungsluftstrom unmittelbar angreifen kann.

Alle dargestellten Filterkörper sind flach, z.B. zu Verwendung als Filtertuch oder Filtermatte, ausgebildet. Stattdessen können die Filterkörper aber auch die bekannten räumlichen Formgebungen als zylindrischer oder anders geformter Schlauch, Sack, Tasche oder dergleichen besitzen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Filterkörper für einen Trockenfilter, wie Luftreiniger, Staubabscheider, Produktengewinner, aus einer Vollfilzschicht, die an einem Stützgitter anliegt, dadurch gekennzeich net, daß

das Stützgitter in an sich bekannter Weise ein lose eingestelltes Wabengitter, wie Gewebe, Gewirke oder sich kreuzende Fadenlage, aus synthetischen Spannfäden (7· 9» 7b, 9b; 7c, 9c) für das Filzmaterial ist,

ψ auf beiden Seiten dieses Stützgitters je eine Wollvliesauflage (20c, 20b1, 2Ob₂) aufgenadelt ist und

dieses Produkt in an sich bekannter Weise auf die gewünschte Filterporösität durch Filzen und Walken dreidimensional eingeschrumpft ist.

2. Filterkörper nach Anspruch 1, dadurch g e kenn zeichnet, daß die Stärke der dem zu filternden Gas- oder Luftstrom zugewandten Wollfilzauflage 20b.) des Stützgitters (7b, 9b) größer ist als die Stärke der Wollfilzauflage (2Ob₂) an der entgegengesetzten Seite, die von einem Rückspülungsgas- oder -luftstrom beaufschlagbar ist»

3. Filterkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Wollfilz (20c; 2Ob₁, 2Ob₂) aus einem Gemisch von in erster Linie die Feinporigkeit bestimmenden kurzen Fasern und in erster Linie die Reißfestigkeit des Wollfilzes bestimmenden langen Fasern besteht.

k. Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Wollfilz (i6) in an sich bekannter Weise in Wirrfaserlage ausgebildet ist.

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Neue Unterlagen (Art. 7 i l Abs. 2 Nr. l Sau 3 des Änderunflsges. v.

4. 9.19671

5. P

5. Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Vollfilz (10, 12, Ik) in an sich bekannter Weise fasergekreuzt ausgebildet ist.

6. Filterkörper nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Vollfilz aus einer ein- oder mehrfachen, vorzugsweise vielfachen Folge einer Längsfaserläge (1O), einer dazu unter einem Schrägungswinkel stehenden Querfaserlage ( 12), einer mit dem umgekehrt orientierten gleichen Schrftgungswinkel anschließenden Querfaserlage (lU) und einer J weiteren Längsfaserlage (1O) besteht.

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