-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement in Form eines Granulat-Trockenfilters.
-
Adsorptionsfilter mit einem oder mehreren Filterelementen werden bekanntermaßen bspw. zur adsorptiven Filterung von Gasen eingesetzt.
-
Bekannt sind derartige Filterelemente, bei denen ein offenzelliger Schaumstoff die Trägerstruktur für das partikelförmige Adsorptionsmaterial bildet.
Diese sogenannten retikulierten Schaumstoffe werden im Allgemeinen mit einem Flüssigkleber imprägniert, um in einem anschließenden Schritt die Partikel in den Schaumstoff einzuwalken oder einzudrücken bzw. einzublasen. Alternativ werden die Partikel mit einem Flüssigkleber imprägniert und dann auf die äußere und innere Oberfläche des offenzelligen Schaumstoffs aufgebracht.
-
In
DE 40 01 831 A1 wird ein Aktivkohlefilter beschrieben, welcher aus einem elastischen, dreidimensionalen Trägermaterial, z.B. ein großporiger, retikulierter PU-Schaum, an welchem Aktivkohleteilchen haften, besteht.
-
DE 36 35 618 A1 offenbart eine Dunstabzugshaube bei der u.a. ein Aktivkohlefilter zur Geruchsabsorption im Umluftbetrieb vorgesehen ist, wobei beiderseits neben der das Gebläse aufnehmenden Hauptdruckkammer innerhalb des Dunstabzugsgehäuses je eine Filterkammer abgetrennt ist, in der je ein Aktivkohlefilter in Form einer flachen Platte horizontal angeordnet ist.
-
Nachteilig bei diesen bekannten Adsorptionsfilterelementen ist, dass der Schaumstoff i.a. unterschiedlich große Poren aufweist und der Kleber die kleineren von ihnen zusetzt, während die Filterwirkung mit größer werdendem Porendurchmesser aufgrund des ungünstigen Verhältnisses von Filterfläche zu lichter Fläche relativ gering ist. So resultiert einerseits eine relativ geringe Filterwirkung und andererseits wegen der reduzierten Durchgangsfläche ein relativ hoher, unerwünschter Druckverlust des durchströmenden Mediums. Weiterhin sind große Mengen des Adsorptionsmaterials nicht ohne Probleme in die Poren im Inneren des Schaumstoffs einzubringen, ohne hierbei die äußeren Poren zu verstopfen.
-
DE 199 15 447 A1 offenbart einen Aktivkohlefilter, der in folgender Weise hergestellt wird:
Auf eine als Träger dienende Streckmetallbahn wird in zunächst nicht aktiviertem Zustand ein Klebstoff aufgebracht, der die Stege der Streckmetallbahn umgibt, ohne deren Öffnungen zu verschließen, und danach durch Erwärmung aktiviert. Nunmehr werden auf die so mit Klebstoff beschichtete Streckmetallbahn Aktivkohlepartikel mit einer Körnungsgröße aufgebracht, bei welcher die Öffnungen der Streckmetallbahn zugesetzt werden. Nach einer entsprechenden Verdichtung kann die Beschichtung mit Aktivkohlepartikeln einer kleineren Körnungsgröße wiederholt werden, so dass sich die Zwischenräume zwischen den größeren, zuerst aufgebrachten Aktivkohlepartikeln zusetzen. Die zweiseitig mit Aktivkohlepartikeln beschichtete Filtermaterialbahn wird abschließend zum Filter konfektioniert, d. h. insbesondere in die entsprechende Form geschnitten, gebogen oder gefaltet.
-
DE 33 04 344 A1 offenbart einen Granulat-Trockenfilter zum Reinigen von Rauchgasen. Das Filtermaterial besteht aus keramischen, leichten Kugeln mit Durchmessern zwischen 8-12 mm, die von Zeit zu Zeit aus dem Filter abgezogen und gereinigt werden.
-
DE 103 21 516.6 A1 offenbart einen Granulat-Trockenfilter aus mit Rapsöl behandelten, gesinterten Tongranulaten, welcher unendlich recycelt werden können, leicht und formstabil sowie verrottungssicher, laugen- und säurefest sind.
-
Der Nachteil dieser Aktivkohle- oder Granulat-Trockenfilter besteht vor allem darin, dass sie recycelt werden müssen und nicht als Einwegartikel biologisch abbaubar sind.
-
DE 43 31 586 A1 offenbart ein Filterelement, bei dem kleine Teilchen (bspw. Aktivkohleteilchen) wegen der besseren Kinetik vorgesehen sind, wobei diese Teilchen zu größeren Agglomeraten zusammenfügt sind, um den mit kleinen Teilchen an sich verbundenen, unerwünschten starken Druckabfall zu verhindern.
-
DE 297 14 196 U1 offenbart ein Filterelement mit einem selbsttragenden, ebenen Träger, der mit partikelförmigem Adsorptionsmaterial versehen ist, wobei der Träger als flächiges Gitter ausgebildet ist, auf dessen Oberfläche zumindest abschnittsweise das Adsorptionsmaterial fixiert ist, wobei die Maschen des Trägers eine einheitliche Form mit einer vorgegebener Maschenweite aufweisen.
Der Träger besteht dabei aus einem festen Material, nämlich aus Metall und/oder Kunststoff. So kann der Träger bspw. durch ein Fliegengitter aus Kunststoff gebildet sein.
Gemäß der
DE 297 14 196 U1 können auch mehrere dieser Filterelemente aneinander gefügt werden um einen Filter auszubilden
-
Der Nachteil dieser Filterelemente besteht darin, dass das partikelförmige Adsorptionsmaterial mittels eines Fixierungsmittels haftend auf die Träger (entweder auf beide Trägerseiten oder auch nur abschnittsweise, bspw. einseitig) aufgebracht werden muss.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement in Form eines Granulat-Trockenfilters anzugeben, welcher die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, wobei das Filterelement kompostierbar / biologisch abbaubar ist.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des 1. Schutzanspruchs gelöst. Weitere günstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.
-
Das Filterelement in Form eines Granulat-Trockenfilters umfasst einen ersten (oberen/äußeren) und einen zweiten (unteren/inneren) Träger, wobei diese Träger als flächige Gitter ausgebildet sind und der obere und der untere Träger über die Trägeraußenkanten mittels eines Verbindungselementes (bspw. eines Rahmens) verbunden sind, so dass ein Innenraum ausgebildet ist, in welchem sich ein partikelförmiges Adsorptionsmaterial befindet, und wobei jeder Träger an seiner in Richtung des Innenraumes gerichteten Oberfläche mit einer gasdurchlässigen Gaze versehen ist, welche Öffnungen aufweist, die kleiner als die Partikel des Adsorptionsmaterials sind. Das Filterelement ist somit als Schüttfilter ausgeführt.
-
Der obere und der untere Träger sind vorteilhafter Weise selbsttragenden ausgeführt und können eben oder zueinander korrespondierend geometrisch geformt sein.
-
Die Gaze, bspw. in Form eines Tuches aus Baumwolle oder eines anderen, biologisch abbaubaren Gewirkes oder Geflechtes, überdeckt die flächigen Gitter des oberen und des unteren Trägers auf der Seite, welche an den Innenraum angrenzt, welcher mit dem Adsorptionsmaterial befüllt ist, vollständig. Wesentlich dabei ist, dass die Gaze Gas-/Luft- durchlässig ist und für das Adsorptionsmaterial undurchlässig ist.
-
Das flächige Gitter ist dabei vorteilhaft in Form von Ausnehmungen des oberen und unteren Trägers als Fenster mit einer einheitlichen Fensterform mit vorgegebener Fenstergröße ausgebildet.
-
Die Gaze ist mittels Fixiermittel haftend auf dem oberen und den unteren Träger (auf der Seite, welche an den Innenraum angrenzt, welcher mit dem Adsorptionsmaterial befüllt ist) aufgebracht.
-
Die Gitterform, insbesondere das Verhältnis von lichter Fläche zur Gitter- bzw. Fensterfläche, sowie die Größe und die Form der Partikel sind genau vorgebbar und dabei aufeinander abgestimmt, so dass leistungsstarke Filterelemente bei gleichzeitig geringem Druckabfall generierbar sind.
-
Mittels dieser präzisen Parametervorgabe sind Filterleistung und Druckabfall in relativ engen Grenzen realisierbar. Damit kann bei einer vorgegebenen Filterleistung mittels einer bestimmten Menge an Adsorptionsmaterial ein möglichst geringer Druckverlust des durchströmenden, gasförmigen Mediums verwirklicht werden. Wenn andererseits eine Druckuntergrenze stromabseitig von dem Filter notwendig oder erwünscht ist, lassen sich definierte Mengen des Adsorptionsmaterials zur Erzielung einer optimalen Filterwirkung zwischen den oberen und unteren Träger einbringen, welche dann eine vorgegebene Maschenweite aufweisen muss.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Trägers weist eine einheitliche Fensterform mit vorgegebener Fenstergröße auf, um eine überdiese Fläche gleichmäßige Filterleistung zu erhalten. Eine ausreichend große, uniforme Fensterfläche verhindert im Zusammenspiel mit der Gaze bei geeigneter Eintragung des Adsorptionsmaterials ein Verstopfen der Fenster bzw. ein Austreten des Adsorptionsmaterials aus dem Innenraum.
-
Da der obere und der untere Träger selbsttragend ausgelegt ist, ermöglicht dies im Zusammenspiel mit dem Rahmen das Einsetzen des Schüttfilters in eine Filterhalterung
-
Der obere und der untere Träger sowie der Rahmen bestehen aus biologisch abbaubaren Kartonmaterial.
-
Das Kartonmaterial ist reine, nicht verklebte Vollpappe, die bspw. durch Aufwickeln und Zusammengautschen mehrerer feuchter Faserstofflagen auf einer Formwalze aus ausgesuchten Altpapiersorten (ohne Verwendung säurebildender Stoffe) herstellbar ist (sogenannte Nassverpressung).
-
Dieses Kartonmaterial verfügt über eine gute Festigkeit sowie Zähigkeit und weist folgende Eigenschaften auf:
- - Dichte (DIN EN 534): 0,9 bis 1,1 g/ cm3
- - Feuchtegehalt (DIN EN ISO 287) ≤ 10%
- - pH-Wert (ISO 6588) ≥ 6,0
- - Berstfestigkeit (DIN EN ISO 2759) ≥ 2000 kPa
- - Zugfestigkeit längs (DIN EN ISO 1924-2) ≥ 30 Nm/mm2
- - Zugfestigkeit quer (DIN EN ISO 1924-2) ≥15 Nm/mm2
- - Dehnung längs (DIN EN ISO 1924-2) ≥ 3,5 Nm/mm2
- - Dehnung quer (DIN EN ISO 1924-2) ≥ 4,5 Nm/mm2
-
Alternativ dazu kann das Kartonmaterial durch Kunststoff ersetzt werden, was jedoch zu Lasten einer fehlenden biologischen Abbaubarkeit führt, es sei denn es handelt sich um einen biologisch abbaubaren Kunststoff gemäß dem Stand der Technik.
-
Das Kartonmaterial oder die Kunststoffe müssen dabei eine eigensteife Form und entsprechende Abmessungen aufweisen.
-
Alternativ zur ebenen Fläche des oberen und des unteren Trägers können diese auch eine zueinander korrespondierende gekrümmte Fläche aufweisen, die beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform zylinderförmig ausgebildet ist.
-
Das Adsorptionsmaterial ist bevorzugt durch Partikel aus Aktivkohle ausgebildet. Die Partikelgröße kann dabei gleich oder verschieden sein.
-
Vorteilhafterweise sind verschiedene Partikelgrößen des Adsorptionsmaterials vermischt oder die einzelnen Partikelgrößen sind in mehreren Schichten im Innenraum zwischen dem oberen und dem unteren Träger eingefüllt. Hierdurch können Gase, die mit unterschiedlichen herauszufilternden Molekülen beladen sind, effizient gefiltert werden.
-
Als Adsorptionsmaterial ist bevorzugt Aktivkohle in Partikelform vorgesehen, da diese eine große innere Oberfläche zur großflächigen Aufnahme der zu adsorbierenden Teilchen aufweist.
Alternativ dazu können aber auch biologisch abbaubare Molekularsiebe als Adsorptionsmaterial eingesetzt werden.
Sowohl die Aktivkohle als auch die Molekularsiebe sind mit weitgehend definierten Abmessungen bzw. Kapillardurchmessern gemäß dem Stand der Technik herstellbar, so dass eine relativ präzise vorhersagbare Filterwirkung des Schüttfilters einstellbar ist.
Dabei können auch verschiedene Adsorptionsmaterialien miteinander vermischt im Innenraum zwischen dem oberen und dem unteren Träger eingefüllt sein.
-
Wird als Adsorptionsmaterial ein Molekularsieb verwendet, ist dieses bevorzugt hydrophobiert. Dies hat den Vorteil, dass sich das biologisch abbaubare Molekularsieb beim Kontakt mit vom Gas mitgeführten Wasser oder Wasserdampf nicht unmittelbar oder über kurze bis mittlere Zeiträume (2 bis 6 Monate) abbaut.
-
Eine vorteilhafte Filterwirkung lässt sich insbesondere dann erzielen, wenn partikelförmige Molekularsiebe mit partikelförmiger Aktivkohle vermischt in den Innenraum zwischen dem oberen und unteren Träger eingelagert sind.
-
Alternativ dazu können partikelförmige Molekularsiebe und partikelförmige Aktivkohle in abwechselnden Schichten zwischen dem oberen und unteren Träger eingelagert sein.
-
Das Filterelement (Schüttfilter) in Form eines Granulat-Trockenfilters (bspw. als Aktivkohlefilter ausgeführt) ist als solcher bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung (kein Einsatz als Schadstoff-Filter) kompostierbar, d.h. komplett biologisch abbaubar, da die Träger, das Verbindungselement und die Gaze aus biologisch abbaubaren Materialien bestehen.
-
Verwendet wird das biologisch abbaubare Filterelement zum Filtern von Gasen, insbesondere für Schadstoff-freie Gase, aber auch bei vielfältigen Anwendungen in Luftreinigungsanlagen, bspw. im Automotive-Bereich, bei LKW, Baumaschinen, Flugzeugen, in Lüftungsanlagen, Wohnräumen, Gewerberäumen, öffentliche Einrichtungen, Laboren, medizinischen Geräte, etc.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand des Ausführungsbeispiele und der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1a: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes in flächiger, viereckiger Ausführung (Kassettenform mit quadratischen Fenstern),
- 1b: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes in flächiger, viereckiger Ausführung (Kassettenform mit rechteckigen Fenstern),
- 2: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes in runder Ausführung und
- 3: eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes in mehreckiger Ausführung.
-
Das in 1a oder 1b dargestellte Filterelement umfasst einen ersten Träger (2) und einen zweiten Träger (3) aus biologisch abbaubaren Material, die mit einem partikelförmigen Adsorptionsmaterial versehen sind, wobei das Filterelement (1) ein Granulat-Trockenfilter in Form eines Schüttfilters ist.
Die Träger (2; 3) sind jeweils als flächiges Gitter (5) ausgebildet, wobei der erste Träger (2) und der zweite Träger (3) an ihren Außenkanten mittels eines biologisch abbaubaren Verbindungselementes (4) verbunden sind, so dass ein Innenraum ausgebildet ist, in welchem sich ein partikelförmiges Adsorptionsmaterial befindet, wobei jeder Träger (2; 3) an seiner in Richtung des Innenraumes gerichteten Oberfläche mit einer gasdurchlässigen, biologisch abbaubaren Gaze (6) versehen ist, welche Öffnungen aufweist, die kleiner als die Partikel des Adsorptionsmaterials sind.
-
Das Adsorptionsmaterial ist bei dieser Ausführungsform in Form von Partikeln aus Aktivkohle ausgebildet, kann alternativ dazu aber auch aus biologisch abbaubaren Molekularsieb bestehen.
-
Vorteilhaft kann das partikelförmige Adsorptionsmaterial vermischt oder in mehreren Schichten im Innenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Träger (2; 3) eingefüllt sein.
-
Der erste Träger (2) und der zweite Träger (3) sind selbsttragenden, wobei der erste Träger (2) und der zweite Träger (3) eben ausgeführt sind und, wie das Verbindungselement (4), aus reiner, nicht verklebter Vollpappe bestehen, wobei deren Dicke 3,0 mm [Nenndichte: 3,0 (+/-0,20)] beträgt.
Der erste und der zweite Träger (2; 3) sowie das Verbindungselement (4) können alternativ neben der Vollpappe auch aus biologisch abbaubaren Kartonmaterial oder aus biologisch abbaubaren Kunststoff bestehen.
-
Die Gaze (6) überdeckt die flächigen Gitter (5) des ersten Trägers (2) und des zweiten Trägers (3) vollständig und ist als Naturstoffgaze, im Beispiel ein Tuch aus Baumwolle, ausgeführt.
Die Gaze (6) ist dabei auf die Oberfläche des ersten und des zweiten Träges (2; 3) aufgebracht (aufliegend oder mittels eines biologisch abbaubaren Fixiermittels haftend).
-
Besonders vorteilhaft sind die flächigen Gitter (5) in Form von Ausnehmungen des ersten Trägers (2) und des zweiten Trägers (3) als Fenster (7) mit einer einheitlichen Fensterform mit vorgegebener Fenstergröße ausgebildet sind.
-
Alternativ zu den in den 1a und 1b dargestellten Filterelementen in flächiger, viereckiger Ausführung (Quader- oder Kassettenform), kann das Filterelement auch, wie in 2 dargestellt, in runder Ausführung (Rohrform) oder, wie in 3 dargestellt, in innerer runder mit äußerer mehrkantiger Ausführung (n-Eterform) ausgestaltet sein.
Im Rahmen der Erfindung liegen aber auch andere Raumformen.
-
Das Filterelement ist kompostierbar, d.h. komplett biologisch abbaubar, da die Träger (2; 3), das Verbindungselement (4) und die Gaze (6) aus biologisch abbaubaren Materialien bestehen.
-
Zur Herstellung dieses Filterelements (1) wird als erstes auf den zweiten, flächig ausgeführten, biologisch abbaubaren Träger (3) die biologisch abbaubare Gaze (6) aufgebracht.
-
Anschließend wird das biologisch abbaubare Verbindungselement (4) mit dem zweiten Träger (3) fest verbunden.
Danach werden die Partikel des Adsorptionsmaterials auf die vom zweiten Träger (3) getragene Gaze (6) in den vom Verbindungselement (4) umgebenen Raum geschüttet, bis der freie Rand des Verbindungselementes (4) durch die Partikel erreicht ist.
Dann wird die Gaze (6) auf den Rand des Verbindungselementes (4) und auf das eingeschüttete Adsorptionsmaterial gelegt und abschließend wird der erste, ebenfalls flächig ausgeführte, biologisch abbaubare Träger (2) fest mit dem Verbindungselement (4) verbunden.
Alternativ dazu kann aber auch in dem letzten Schritt ein mit der Gaze (6) vollständig an seiner dem Adsorptionsmaterial zugewandten Seite versehener erster Träger (2) abschließend fest mit dem Verbindungselemente (4) verbunden werden.
In beiden Fällen entsteht am Ende der Herstellung ein flaches, flächiges Filterelement (1) (Quader- oder Kassettenform).
-
Um ein rundes Filterelement (8) herzustellen, muss der erste und der zweite, biologisch abbaubare Träger (2; 3) röhrenförmig ausgeführt sein, wobei die Röhre des zweiten Trägers (3) einen kleineren Durchmesser als die Röhre des ersten Trägers (2) aufweist.
Diese Röhren werden an ihren zueinander zugewandten Seiten mit der biologisch abbaubaren Gaze (6) versehen und ineinander gefügt, so dass ein doppelwandiges Rohr ausgebildet wird, wobei die eine freie Außenkante des Trägers (2) über ein unteres, biologisch abbaubares Verbindungselement (41) fest mit der korrespondierenden freien Außenkanten des Trägers (3) verbunden wird, so dass ein röhrenförmiger Hohlraum zwischen den Trägern (2; 3) ausgebildet wird. Danach werden in diesen ausgebildeten Hohlraum die Partikel des Adsorptionsmaterials eingefüllt, bis die zweiten freien Außenkanten der Träger (2; 3) von diesen erreicht werden.
Abschließend werden diese Außenkanten der Träger (2; 3) mit einem oberen, biologisch abbaubaren Verbindungselement (42) fest miteinander verbunden, so dass ein röhrenförmiges, biologisch abbaubares Filterelement (1) ausgebildet wird.
-
Die verschiedenen Ausführungsformen des Filterelements sind bei ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung kompostierbar, d.h. komplett biologisch abbaubar. Wird das Filterelement nicht als Schadstoff-Filter eingesetzt, so ist dessen Entsorgung somit vollkommen unbedenklich, da sein Abbau die Umwelt nicht schädigt.
-
Verwendet wird das Filterelement zum Filtern von Gasen, insbesondere zum Filtern von Schadstoff-freien Gasen.
-
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, den Ansprüchen und Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1 -
- Filterelement
- 2 -
- erster Träger
- 3 -
- zweiter Träger
- 4 -
- Verbindungselement
- 41 -
- unteres Verbindungselement
- 42 -
- oberes Verbindungselement
- 5 -
- Gitter
- 6 -
- Gaze
- 7 -
- Fenster
- 8 -
- rundes Filterelement
- 9 -
- n-Eter-Filterelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4001831 A1 [0004]
- DE 3635618 A1 [0005]
- DE 19915447 A1 [0007]
- DE 3304344 A1 [0008]
- DE 10321516 A1 [0009]
- DE 4331586 A1 [0011]
- DE 29714196 U1 [0012]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN EN 534 [0027]
- DIN EN ISO 287 [0027]
- ISO 6588 [0027]
- DIN EN ISO 2759 [0027]
- DIN EN ISO 1924-2 [0027]
