-
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: