DE2001108A1 - Luftfilterpatrone - Google Patents

Luftfilterpatrone

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DE2001108A1
DE2001108A1 DE19702001108 DE2001108A DE2001108A1 DE 2001108 A1 DE2001108 A1 DE 2001108A1 DE 19702001108 DE19702001108 DE 19702001108 DE 2001108 A DE2001108 A DE 2001108A DE 2001108 A1 DE2001108 A1 DE 2001108A1
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Description

  • Luftfilterpatrone Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Luftfilter und insbesondere auf eine auswechselbare, aus eier Vielzahl Sehichten von Filtermaterial bestehende Luftfilterpatrone zum Ausfiltern von Kohlenwasserstoffen und anderen Schmutzstoffen aus einem luftstrom, Bs ist bereits bekannt, zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen in Form von öltröpfchen und -nebeln und anderen Schmutzstoffen aus einem unter Druck stehenden ,iiuftstrom Filterpatronen mi c½em Aktivkohlenbett zu benutzen. Ein derartiges Filter ist in dem Us-Patent 3 252 270 beschrieben. Die Wirksawkeit derartiger Luftfilter läßt jedoch im allgemeinen viel zu wünschen übrig, weil die in herkömmlicher Weise eingebauten Betten aufsaugender Stoffe zum Ausfiltern der mitg-erissenen Dämpfe und Tröpchen auß dem Luftstrom einen beachtlichen DruckabfalL der behandelten Luft zur Folge haben, wenn diese durch den Filtermechanismuß geführt wird, Außerdem werden ma@hmal Partikel der aufaaugandan Stoffe, z.S lklivkohlepartikel aus dem Filterbett, von dem Luftstrom aufgenommen und mit diesem mitgeführt.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Luftfiltermechanismus zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen und anderen Schmutzstoffen zu schaffen, wobei der Druckabfall des Luftstroms so klein wie möglich gehalten werden soll.
  • Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Filtermechanismus der obengenannten Art zu schaffen mit einer Vielzahl von Schichten von mikroporösem Filtermaterial, durch welche sich der Luftstrom bewegt, lsnd mit einer zwischen den anderen Schicht« aus mikroporösem Material angeordneten mit Kohle angfUllten Schicht.
  • Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, ein Filter der oben beschriebenen Art zu schaffen, wobei als Schichten aus mikroporösem Material eine äußere Papierschicht mit einer Porosität zwischen ca. 10 bis 40 /u, eine dazwischenliegende Glasfaserschicht einer Porosität von zwischen ca. 0,2 bis 2 /u und eine innere Papierschicht einer Porosität von zwischen ca.
  • 10 bis 4O/u vorgesehen sind und wobei zumindest eine Lage kohlegefülltes Material zwischen der Zwischenschicht und der äußeren Schicht angeordnet ist und ein Porosität von zwischen ca. 15 bis 35 /U hat.
  • Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, ein Luftfilter zu schaffen, das aum Gebrauch in Verbindung nit einei aus zerfließenden Material bestehenden Lttrockner, wobei das Filter unterhalb es Lufttrockners angeordnet ist, und speziell zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen aus dem Luftstrom ausgebildet ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibu@g in Zusammenhang kit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 eine schaubildliche, teilweise gebrochene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Luftfilters, das gerade stromabwärts von einem aus zerfließendem Material bestehenden Lufttrockner angeordnet ist; Figur 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Filtermechanismus gemäß Figur 1, wobei die auswechselbare zusammengesetzte Filteroafron-e gezeigt ist, die die Tiefenfiltration der Luft bewirkt; Figur 3 eine vergrößerte teilweise Schnittdarstellung, entlang der Ebene der Linie 3-3 von Figur in Richtung der Pfeile.
  • In den Zeichnungen ist ein Gas oder Lufttrockner des mit zerfließemdem Entfeuchtermaterial arbeitenden Typs gezeigt mit einem Tank 10, der eine Lufteinlaßöffnung 12 hat, durch welchen unter Druck-stehende Luft von einem Luftkompressor oder ähnlichem in den trockner eintritt, um getrocknet zu werden. Nach Durchlaufen des Trockners tritt die Luft, aus welcher die Feuchtigkeit entfernt wurde, durch die Austrittsöffnung 14 aus. Es versteht sich9 daß der Ausdruck "Luft" sich auf Gas ebenfalls bezieht. Zwischen der Eintrittsöffnung 12 und der Austrittsöffnung 14 ist eine luftdurchlässige Unterlage 16, z.B. ein Gitter oder ein Sieb, angeordnet, auf welcher ein Bett 18 aus zerfließendem Entfeuctermaterial angeordnet ist.
  • Das zerfließeiide Entfeuchtermaterial ist eine vorzugsweise aus Partikeln bestehende chemische Zusammensetzung, welche geeignet ist, Feuchtigkeit aus der Luft anzuziehen, wenn die Luft mit dem Bett in Verbindung steht und sich durch dieses hindurchbewegt. Solche angezogene Feuchtigkeit bewirkt ein Auflösen des Entfeuchtermaterials in dem Bett, wobei diese -Feuchtigkeit dann durch das Bett zum Boden des Trocknertanks tropft oder fließt, wo- sie durch die Abflußöffnung 20 in dem Tank entfernt wird. Die Abflußoffnung 20 kann mitHeiner Abfluß leitung oder mit Abwassersystem oder ähnlichem zum Entfernen der- Ibwasserlösun-g verbumben sein. Die in den Trockner eintretende Luft oder das Gas steht unter einem Druck von vorzugsweise etwa 160 p.s.i.g. (obwohl das Filter mit Drücken innerhalb eines Bereiches von etwa BO p.s.i.g. bis 5000 p.s.i.g.
  • verwendet werden kann) und beet sich durch d Entfeuchterbett 18 und gelangt als trockene uft aus der Austrittsöffnung 14 hinaus. Ein mit zerfließendem Entfeuchtermaterial arbeitender Gastrockner der oben aufgezeigien Art ist im einzelnen in dem U8-Patent 3 246 453 beschrieben.
  • Ein allgemein mit 22 bezeichnetes Luftfilter kann in der Ausgangsleitung 14 vorgesehen sein zum En-tfernen von Sohmutzstoffen z. B. Kohlenwasserstoffen, aus der in der Leitung 14 fließenden Druckluft, so daß man von Öl freie Druckluft erhält.
  • Die Filtervorrichtung 22 besteht aus einem Gehause 24 mit einein Kopfteil 24a, in welchem sich eine Eingangsöffnung 26 und eine Austrittsöffnung 28 befinden, und qit einem lösbaren Hauptteil 30, der mittels eines Gewindes 32 an dem Kopfteil befestigt ist. Dichtungsmittel 33 sind vorgesehen, um den Hauptteil 30 dicht mit dem Kopfteil u verbinden. In dem Gehälse ist eine auswechselbare Filterpatrone 36 angeordnet, die aus einem zwischen einer oberen und einer unteren Kappe 40 bzw. 42 angeordneten Hauptkörper aus gefalteten oder gewellten aurchlässigen Schichten aus Filtermaterial beete1 Die Kappe 42 erstreckt sich vollständig über den Filterliauptkörper, welcher die Form einer zylindrischen ifülse hat, wogegen die obere Kappe 40 eine Öffnung 44 aufweist, die das Innere der Patrone mit der Ausgangsöffnung 28 verbindet, wenn die Filterpatrone in dem Gehäuse 30 montiert ist. Wie man aus der Zeichnung erkennt, steht die Ausgangsöffnung 28 mittels einer kreisförmigen Lochplatte 46 mit der Öffnung 44 in Verbindung, und die obere Kappe 40 weist vorzugsweise eine Dichtung auf, z. B.
  • einen O-Ring 48, der mit der kreisförmigen Lochplatte 46 zusammenwirkt, um die Filterpatrone in bezug auf die Platte abzudichten, wodurch sichergestellt wird, daß Luft, die von außerhalb der Filterpatrone durch die Wandungen derselben in den inneren Kanal eingetreten ist, nicht zurückfließt. Der Innenkanal wird von einer perforierten Hülse oder Röhre 50 begrenzt, die aus irgendeinem geeigneten Material, z. B. Metall, besteht und an ihrem Unterende an der unteren Kappe 42 befestigt ist und an ihrem Oberende mit der Öffnung 44 in der oberen Kappe 40 zusammenwirkt.
  • Das Unterende des Filtergehäuses 30 hat einen Abflußhahn 54 zum Entfernen angesammelter Feuchtigkeit oder um den Austritt von Luft aus dem Gehause zu gestatten. Wenn die Filtervorrichtung in Verbindung mit einem Gastroclmer 10 benutzt wird, ist natürlich die in das Filter eintretende Luft -troc-ken, und normalerweise wird sich daher keine Feuchtigkeit niederschlagen, die durch den Abflußhahn 54 entferntwerden müßte.
  • biie bereits erwähnt, ist der Hauptkörper 38 d.er Filterpatrone vorzugsweise in gewellter oder gefalteter Form angeordnet und bildet eine Reihe von rundum verteilten Walten, die sich nebeneinander im wesentlichen in der zylindrischen Filterpatrone gleicher Ausdeiiiiung erstrecken, wie man am besten in Figur 3 erkennt. Vorzugsweise sind die verschiedenen Schichten aii-s Filtermaterialien ursprünglich geradlinig aneinander geschichtet und werden anschließend gefaltet und dann bei 55 (Figur 3) e-ntlang ihren gengenüberliegenden Enden zusammengenäht, um die zylindrische Hülsenform der Filterpatrone aufrechtzuerhalten Die obere Schicht 56 des Hauptkörpers 38 kann aus einem faserigen Filterpapier bestehen, das aus verschiedenen Fasern und/oder Beimischungen. von Fasern besteht. Ein geeignetes Papier kann aus einer nicchtgewebten Matte aus Zellulosefasern und/oder s-gnthetischen Faser bestehen, welchen Bindemittel zugefügt 5 sein können. Wenn jedoch ein derartiges Bindemittel mit den Fasern verwendet wird, kann der Binde aus einem Phenolharz bestehen.
  • Die Außenschicht 56 könnte auch aus einem Meinbraneleinent bestehen, z. B.- einer nichtgewebten Azsatmcmbran, wie sie z. B.
  • von der Millipore Oompany Inc. Bedford, Massac-husetts hergestellt wird. Die Filterschicht 56 kann eine Porosität im Bereich von etwa 10 bis 40 /u haben und eine Stärke von 0,66 + 0,254 mm, Die innerste Filterschicht 58 ist im wesentlichen der äußersten Schicht 56 gleich, d.h. sie hat eine Porosität im Bereich zwischen ca. 10 bis 40ju und eine Dicke von ca. 0,66 + 0,254 mm.
  • Angrenzend an die äußere Schicht 56 ist eine poröse kohlegefüllte Filterschicht 62 angeordnet, die im wesentlichen aus einer im wesentlichen homogenen Mischung aus Fasern und Aktivkohlepartikeln besteht, wobei die letzteren fest mit den Fasern verbunden sind und wobei die Aktivkohlepartikel in einer Menge von wenigstens 30 bis 75 Gewichtsprozent der Schicht anwesend sind und die Schicht eine kationische Stär -ke enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im wesentlichen frei von Abblätterungs-, Verschmier- und Abreiberscheinungen ist. Eine derartige Kohlefilterschicht kann eine Porosität im Bereich von etwa 15 bis 35 /u und eine Stärke von 1,043 f 0,228 mm haben. Die Kohlefilterschicht 62 der Filtervorrichtung ist besonders wirksam bei der Entfernung von Kohlenwasserstoffen und ähnlichem aus dem Luftstrom durch die Filterpatscxie. In dem US Patent 3 149 023 ist eine geeignete kohlegefüllte Schicht und ein Herstellungsverfahren für dieselbe beschrieben.
  • Ein Stützfilterelement 64 ist zwischen der Kohleschicht 62 und der inneren Filterschicht 58 vorgesehen, wobei das Stützfilterelement eine Porosität im Bereich von etwa 0,2 bis 2 /u und eine Stärke von ungefähr 0,ski81 t 0,127 mm hat.
  • Die Schicht 64 kann vorzugsweise aus einer aus Faserglas bestehenden nichtgewebten Matte, die mit einem Akrylbindemittel imprägniert ist, geformt sein. Diese Art von Schicht benötigt kein Aushärtemittel.
  • Nachstehend wird eine spezielle Ausführungsform eines Filterkörpers beschrieben, die sich als äußerst zufriedenstellend erwiesen hat: Die äußere Papierschicht 56 und die innere Papierschicht 58 haben je einen nominalen Partikelwirkungsgrad von ungefähr 10 lu und eine Stärke von etwa 0,66 t 0,254 mm; ein Grundgewicht von ungefähr 45,4 bis 47,6 kg; eine Zugfestigkeit von etwa 13,6 kg in der Papierlaufrichtung und etwa 5,44 kg in der Querrichtung; und eine Frazier-Durchlässigkeit von ungefähr 0,227- bis 0,283 m3/min pro 0,09 m2.
  • Die kohlegefüllte Schicht 62.ist in dem Ausführungsbeispiel ein C.H. Dexter Grade X 123 Aktivkohlepapier, das von der C.H. Dexter & Sons Company, Windsor Locks, Connecticut hergestellt wird, und hat einen nominalen Partikelwirkungsgrad von ungefähr 25 /u und eine stärke von ungefähr 1,043 + 0,228 mm; ein Grundgewicht von etwa 68 kg f 9,07 kg; eine Zugfestigkeit von ungefähr 5,217 kg in der Papierlaufrichtung und ungefähr 3,857 kg in Querrichtung; eine Gurley-Durchlässigkeit von etwa 0,566 m3/min pro 0,09 m2 und einen Kohlenstoffgehalt von ungefähr 50 Gewichtsprozent.
  • Die Stützzwischenschicht 64 hat einen nominalen Partikelwirkungsgrad von ungefähr 0,3 7u und eine Stärke von etwa 0,381- +- 0,127 mm; ein Grundgewicht von ungefähr 18,1kg; eine Zugfestigkeit von ungefähr 1,63 kg in der Papierlaufrichtung und ungefähr 1,27 kg in der Querrichtung; eine Frazier-Durchlässigkeit von ungefähr 0,099 m3/min pro 0,09 m2; und eine DOP-Durchdringung.-von ungefähr 0,001 % bei 3,2 m/min und ungefähr 0,002 % bei 8,53 m/min.
  • Es ist zu beachten, daß die Stützschicht 64 die geringste Porosität oder den geringsten Partikelwirkungsgrad aufweist und daher-wirksam den Durchgang winziger Partikel, z.B.
  • Kohlenstoffpartikel, durch die Schicht hindurch in den Luftstrom hinein verhindert.
  • Das oben beschriebene spezielle Ausführungsbeispiel' einer Filterpatrone bewir@t einen Druckagbfall von maximal etwa 1 % über die gesa@te Filterpatrone bei einem Einlabdruck von 10,5 kg/cm2, wodurch sich ein Filter crgibt, das nicht die verhältnismäßig hohen Druckabfelleigenschaften zur Folge hat, die eich dei bekannten @ktivkohlotettfiltern ergeben.
  • Eine Filterpatrone der oben beschriebenen speziellen @r@ nit einer, Gesamtgewicht der Filterpatrone von 141,7 g einsckließlich des Gewichte dem Endkappen 40,42 und der Mittelröhre 50 war imstande, 32 ,0 ihres eigenen Gewichts an Kohlenwasserstoffen zu adsorbieren und immer noch wirksam zu arbeiten, bevor sie wegen erhöhten Druckabfalls ausgewechselt werden mußte.
  • Die Lnge der gefalteten Filterpatrone sowie auch die Tiefe und die Anzahl der wellungen oder Sal-ten l.:ngt von den tatsächlichen Anforderungen ab. Eine erfindungsgemäße aucwechselbare zusammengesetze Filterpatrone ist jedoch leicht instand zu halten und hat weit bessere Filtereigenschaften und weist geringeren Druckabfall auf als aie bekannten Filterpatronen, die zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen z. l.
  • Aktivkohle als aufsaugenden Stoff benutzen.
  • Aus der obigen Beschreibung und den Zeichnungen ergibt sich, daß die Erfindung ein neues Luftfilter schafft zum Ausfiltern von Verunreinigungen und insbesondere von Kohlenwasserstoffen aus unter Druck stehender Luft und unter Druck stehendem Gas, wobei der Filtermecherismus eine gefaltete auswechselbare Patrone umfaßt, die tr einem Gehäuse angeordnet wird, und wobei unter Druck stehende Luft durch die Patrone geschickt wird zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen und anderen Schmutzstoffen aus dem Druckluft- oder Druckgasstron.
  • Dabei besteht die gefaltete auswechselbare Filterpatrone aus einer Vielzahl von Filterschichten verschiedener Porosität, zwischen welchen eine poröse kohlenstoffgefüllte Filterschicht angeordnet ist, die aus einer homogenen Mischung von Masern und Aktivkohlepartikeln, welche fest an den Pa,-sern anhaften, besteht. Mit einer derartigen Filterpatrone ist ein minimaler Druckabfall in der-Patrone erreichbar.
  • Patentansprüche:

Claims (10)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e Auswechselbare Filterpatrone mit einem Wendabschnitt, der quer zu einer Leitung für einen Druckluftstrom zwischen einer Einlaßöffnung und einer Au;slaßöffnungen eines Gehäuses angeordnet ist, so daß die Luft durch den Wendabschnitt der Filteryatrone strömt, wobei die Filterpatrone zum Enfernen von Koi;-lenwasserstoffen und ähnlichem aus dem Luftstrom dient und wobei der Wandabsehnitt der Filterpatrone eine Vielzahl von luftdurchlässigen Schichten aus mikroporösem Faserfiltermaterial aufweist, d a d u r c h g e k e n n z c i c h n e t daß mit den Fasern der einen Filterschicht (62) Aktivkorlepartikel verbunden sind, daß die Kohlefilterschicht (E2) zwisonden den anderen Filterschichten (56, 58, 64) angeordnet ist, d die genannten Filterschichten (56, 58, 62, 64) einander benackbart angeordnet sind und daß die Kohlefilterschicht (6') zu lhindestens etwa 30 bis 75 Gewichtsprozent aus Aktivkohlepartikeln besteht.
  2. 2. Luftfilterpatrone gemäß Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die anderen Filterschichten eine erste Filterschicht (56) aus Filterpapier aufweisen, welche eine durchschnittliche Porosität von etwa 10 bis 40 /u ha^,, eine zweite Filterschicht (64) mit einer durchschnittlichen Porosität von etwa 0,2 bis 2 /u und eine dritte Filterschicht (5£)) aus Filterpapier mit einer durchschnittlichen Porositit von etwa 10 bis 40 /u und daß die Kohlefilterschicht («62) zwischen der ersten (56) und der zweiten (64) Filterschicht anbeordnet ist und eine durchschnittliche Porosität von etwa 15 bis 35 /u hat.
  3. 3. Luftfilterpatrone nach Anspruch 2, d 3 d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , da die aus Filterpapier bestehende erste Filterschicht (56) eine durchschnittliche Porosität von etwa 10 /u hat, daß die zweite Filterschicht (64) eine durchschnittliche Porosität von etwa 0,3 /u hat und aus F2-serglas gebildet ist, daß die dritte, aus Filterpapier bestehende Filterschicht (58) eine durchschnittliche Porosität von ungeföfr 10 /u hat und'daß die Kohlefilterschicht (6-) eine durchschnittliche Forosität von ungefähr 25 /u hat.
  4. 4. Luftfilterpatrone nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -Ir e n n r; e i c h n e t , daß die Vielzahl von Filterschichten (56, 58, 62, 64) aus mikroporösem Biltermaterial zylinfrisch rohrförmig angeordnet ist und eine Reihe von Umfangsfalten aufweist, die sich allgemein nebeneinander in Längsrichtung der rohrförmigen Anordnung erstrecken.
  5. 5. muftfilterpatrone nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -@ e n n E e i c h n e t , daß die erste Filterschicht (56) und die dritte Filterschicht (58) je eine Dicke von -ungefähr 0,66- +- 0,254 mm und die zweite Filterschicht (64) eine Dicke von ungefähr 0,381 - 0,127 mm und die Kohlefilterschicht (62) eine Dicke von ungefähr 1,043 t 0,228 mm aufweisen.
  6. 6. Luftfilterpatrone nach Anspruch 2, a a d r c h g e -k e n n n e i c ii n e t , daß die zweite Filterschicht (64) aus inikroporöser Material aus einer mit einem Bindemittel imprignierten ungewebten Hikrofaserglasmatte besteht.
  7. 7. Luftfilterpatrone nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die erste (56) und dritte (58) Filterpapierschicht jeweils aus einer mit einem Harz imprä.gnierten ungewebten Zellulose- und Kunststoffasermatte bestehen.
  8. 8. Luftfilterpatrone nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Filterschicht (64) aus einer mit einem Akrylbindemittel imprägnierten ungewebten Matte aus I4ikrofaserglas besteht und eine Dicke von ungefähr 0,-381 t 0,127 mm hat.
  9. 9. Luftfilterpatrone nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die absorbierende Kohlefilterschicht (62) zu etwa 50 Gewichtsprozent aus Aktivkohlepartikeln besteht.
  10. 10. Luftfilterpatrone nach Anspruch 1, die in einem Gehäuse mit einer Lufteinlaßöffnung und einer von dieser im Abstand befindlichen Auslaßöffnung zur Steuerung von Druckluft angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die auswechselbare iuftfilterpatrone (36) in dem Gehäuse (24) quer zur Auslaßöffnung (28) angeordnet ist und daß der Luftstrom zwischen der Einlaßöffnung (26) und der Aus laßöffnung (28) durch den genannten yilterabschnitt strömen muß.
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