DE2154962B2

DE2154962B2 - Filtereinheit

Info

Publication number: DE2154962B2
Application number: DE2154962A
Authority: DE
Inventors: Paul Willis Pittsburgh Mcconnaughey; Alexander Crawford Export Mcinnes; Stanley Peter Pittsburgh Nebash; John Phillip Murrysville Strange
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1971-11-05
Publication date: 1974-03-21
Also published as: US3686835A; DE2154962C3; ZA715863B; GB1320639A; AU3255571A; DE2154962A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinheit für Stäube, bestehend aus einer zweiteiligen Kassette, deren eines unteres Teil! eine Einlaßöffnung zum Einführen des zu filternden Mediums und deren Oberteil eine Auslaßöffnung aufweist, mit einem in der Kassette zwischen den Kassettenteilen an seinem Umfang eingespannten Filtereinsatz, dessen Wandung der Form des von dem unteren Kassettenteil gebildeten Hohlraums angepaßt ist und der aus einem Rahmen und in dem Rahmen gehaltertem, von porösen Abdeckscheiben gestütztem Filtermaterial besteht und eine der Einlaßöffnung des unteren Kassettenteils gegenüberliegende Einlaßöffnung aufweist.
Eine solche Filtereinheit ist bekannt aus der USA.-Patentschrift 2 931 507, bei welcher der Filtereinsatz lediglich an seinem Umfang zwischen den Kassettenteilen frei schwingend aufgehängt ist, die umgebende Kassette also an keiner weiteren Stelle

ίο berührt. Das Filtermedium selbst stellt einen au;gedehnten Bereich dar, der von zw:i porösen Abdeckscheiben festgehalten ist, dabei ist die Anordnung des Filtereinsatzes jedoch so getroffen, daß die Abdeckscheiben bei Einsatz In die Kassette nur von dem Filtereinsatzrahmen über Vorsprünge gehalten werden. Eine solche bekannte Filtereinheit ist für eine Feinstmessung des Luft-Staubgehaltes wenig geeignet, da solche mit Genauigkeiten bis zu 0,1 Milligramm arbeitenden und den Staubgehalt durch Wie-

=0 gen feststellende Messungen nur dann erfolgreich durchgeführt werden können, wenn das Filtermedium selbst in seinem Gewicht einheitlich bestimmbar ist und auch nicht beispielsweise durch Gewichtsveränderung auf den Feuchtigkeitsgehalt der Luft

»5 reagiert. Das relativ umfangreiche, dreidimensionale Filtermedium bei der bekannten Fiitereinheit dürfte solche Forderungen nicht erfüllen, auch sind keine Vorkehrungen getroffen, um ein Herausfallen des angesammelten Staubs auch dann zu verhindern,

wenn der das zu filternde Medium bewegende Druckunterschied aufhört.

Weitere Anordnungen zum Filtern von verschiedenen Medien, darunter auch Luft, j.önnen noch entnommen werden der deutschen Auslegeschrift 1 107 427, der britischen Patentschrift 939 897 und der deutschen Offenl-gungsschrift 1810 914, offengelegt am 21.8.69. Die deutsche Auslegeschrift 1107 427 zeigt lediglich eine zweiteilige Kassette, zwischen deren aufeinander ausgedehnten Rändern eine Filterscheibe eingepaßt ist. Bei der britischen Patentschrift 939 897 ist ein rundes Filter, welches aus einem umfassenden Rahmen, der eigentlichen Filtermembran und einer versteifenden Trägerlage besteht, in einem sich bei einwirkendem Unterdruck selbsttätig öffnenden Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse selbst kann jedoch nicht als eine einen FiltereinsatzumschließendeKassettezurBildungeinerFilter- einheit angesehen werden. Die Filtereinheit der deutschen Offenlegungsschrift 1 810 914 besteht aus einer

Staubsammelplatte, die in einen diese an ihren Rändern umfassenden Halterahmen eingelegt ist, über diesen Halterahmen ist dann noch eine Deckplatte in verschiedenen Lagen verschiebbar und umfaßt den Halterahmen an ihren äußeren Teilen ^flanschartig.

Schließlich kann der deutschen Patentschrift 828 317 noch ein größeres röhrenförmiges Filter in Verbindung mit einem Zyklonvorabscheider entnommen werden, wobei das Filter aus einem zwischen Flanschen eines Gehäuses eingespannten Trommelfilter besteht.

Ausgehend von den bekannten Filtereinheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine äußerst genau arbeitende Filtereinheit für Stäube zu schaffen, die in der Lage ist, die aus der Luft ausgefilterten

Staubpartikeln bis zur Wiegung einwandfrei festzuhalten und die auf Grund ihrer Konstruktion in der Lage ist, Fehlmessungen zu verhindern.
In diesem Zusammenhang ist bekannt, etwa zur

Bestimmung des Staubgehaltes und zur Entnahme In den Zeichnungen ist ein kassettenähnliches

von Staubproben ein System vorzusehen, welches aus Gehäuse dargestellt, das aus zwei halbschplenförmi-

einer batteriebetriebenen Pumpe, einem Zyklonvor- gen, den oberen Kassettenteil 2 und den unteren Kas-

abscheider und aus einer Filtereinheit besteht. Die settenteil 1 bildenden Teilen besteht, die miteinander

Pumpe zieht die Stäube und sonstigen Verunreini- 5 in abdichtender Weise verbunden sind, jedoch leicht

gungen enthaltende Luft nacheinander zunächst getrennt werden können. Vorzugsweise bestehen die

durch den Zyklonvorabscheider und dann die Filter- beiden Kassettenteile 1 und 2 aus gegossenem od-.r

einheit. Dabei werden größere Staubpartikeln in dem gespritztem Kunststoff. Der eine, obere Kassetten-

Zyklonvorabscheider abgetrennt, während sich die teil 2 ist mit einer hervorstehenden, kreisförmigen

atembaren Partikeln in dem Filter der Filiereinbeh io Rippe 3 ausgestattet, die bündig in den anderen Kas-

festsetzen. Diese Filtereinheit, auf die sich die vorlie- settenteil 1 zur Bildung einer Abdichtung eingesetzt

gende Erfindung bezieht, wird vor Einsetzen in das wird; zu diesem Zweck ist der andere untere Kasset-

System sorgfältig gewogen und nach einer angemes- tenteil 1 an seiner offenen Seite mit einer der Rippe 3

senen Untersuchungszeit wieder entnommen und er- gegenüberliegenden, inneren, ringförmigen Schulter 4

neut gewogen. Die Gewichtsunterschiede entsprechen 15 versehen.

dem von dem Filter aufgenommenen Staubgehalt, Die beiden Kassettenteile können von einem auf Grund dessen sich dann der Staubgehalt pro Ku- Band 6 zusammengehalten werden, das beide Teile bikmeter Luft bestimmen läßt. Hierbei sind gesetz- umgibt und auf die Kassettenteile aufgeschrumpft liehe Bestimmungen zu beachten, die es erforderlich oder sonstwie aufgebracht ist. Dieses Band dient machen, daß das Gewicht der entnehmbaren Filter- 20 gleichzeitig als zusätzliche Fi.htung. Hält jedoch in einheit 5 g nicht übersteigt und daß die Filtsreinheit diesem Fall das Band die beide ι Kassettenteile der vom Hersteller mit einer Genauigkeit ν >n ± 0,1 Mii- Kassette dicht und fest genug aneinander und bildet ligramm vorgewogen werden muß. Die Filtereinheit so eine ausreichende Dichtung, dann ist es nicht notdarf nicht aus hygroskopischem Material bestehen, wendig, daß die Rippe 3 mit dem gegenüberliegenden damit ihr Gewicht nicht von dem Feuchtigkeitsgehalt 25 Kassettenteil ebenfalls noch eine Dichtung ausbildet, der Luft oder der Proben beeinflußt wird. Diesen Der abgewandte Wandbereich des unteren Kassetten-Anforderungen wird die Erfindung gerecht, indem teils ist mit einer zentralen Einlaßöffnung 7 versehen, sie die weiter vorn genannte Aufgabe, ausgehend von während die Rückwand des oberen Kassettenteils mit der bekannten Filtereinheit für Stäube dadurch löst, einer zentralen Auslaßöffnung 8 versehen ist. Indem daß der von dem unteren Kassettenteil gebildete 30 man beiden Öffnungen eine unterschiedliche Größe Hohlraum sowie der darin aufgenommene Filteiein- verleiht, oder indem man die Außenwände der Öffsatz kegels'.umpfförmig ausgebildet sind, daß der nungen mit unterschiedlichen größeren Durchmes-Rand des Filtereinsatzrahmens über den Rand der sern versieht, begegnet man der Gefahr einer Vervom Rahmen gehaltenen Filterscheibe und der zu- wechslung, die auftreten könnte, wenn man die falgeordneten porösen Abdeckscheibe umgebördelt ist 35 sehen Anschlüsse mit der Pumpe und dem Zyklonenoder daß Filter- und Abdeckscheibe durch Kleben vorabscheider einer Staubprobenausrüstung' verbin- oder Hitzeeinwirkung abdichtend mit dem Umfang det.

des Filtereinsatzrahmens verbunden sind, daß der i_m inneren der Kassette ist entnehmbar ein Filter-Rand de. Einlaßöffnung des Filtereinsatzes nach der einsatz angeordnet, der aus drei Einzelelementen geInnenseite des Filtereinsatzes hin ausgewölbt ist. um 40 bildet ist. Eines dieser Einzelelemente besteht aus ein Herausfallen von in dem Einsatz gesammelten _ei_nem flachen, schalenförmigen Filtereinsatzrahmen Staub zu vermeiden, und daß der aufgewölbte Rand- ₁₀, der vorzugsweise aus Aluminiumfolie hergestellt bereich der Einlaßöffnung des Filtereinsatzes auf j_st>
ab_er auch aus einem hoebdichten, nichthygroskof;inem entsprechend vorspringenden Randbereich dei pischen, steifen Kunststoff sehr dünner Wandung beEinlaßöffnung des unteren Kass^ttenteils aufliegt. 45 stehen kann. Der Filtereinsatzrahmen 10 weist eine Eei einer solchen Filtereinheit ist vorteilhaft, daß zentrale Einlaßöffnung 11 in seinem Basisteil auf sie leicht und sicher zu handhaben ist und daß auch und ist mit einer ringförmigen inneren Schulter 12 der Filtereinsatz so von den beiden Kassettcntcilen über den äußeren Umfang versehen. Zur Vereinfagehalten und gleichzeitig auch dessen einzelne Be- chung seiner Herstellung und zur Reduzierung des standteile wieder gehalten werden, daß sich eine ein- 50 verwendeten Materials ist der Filtcreinsatzrahmen in heitliche Struktur von Kassette und Filtereinsatz er- einer konischen Bauweise ausgeführt. Der Einlaß begibt, in welchem die gesammelten Staubpartikeln mit fmdat sich an der Spitze bzw. am Basisteil des flahöchster Genauigkeit festgehalten und gewogen wer- dien Filtereirsatzrahmens und ist von einer nach inden können. nen gebogenen Kante 13 umgeben. Gtgen die äußere Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge- ₅₅ Schulter dec Filtereinsatzrahmens ist das zweite EIegenstand der Unteransprüche und in diesen niederge- ment des Filtereinsatzes gelagert, welches aus einer legt. dünnen Filteimembran 14 in Form einer Scheibe beim folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise steht. Das dritte Element des Filtereinsatzes stellt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand cine hochporöse Abdeckscheibe 15 der gleichen der Figuren im einzelnen näher erläutert. Es zeigt 60 Größe wie die Filterscheibe 14 dar und bedeckt und F i g. 1 die Filtereinheit in perspektivischer Sicht, erfaßt die Außenseite der Filterscheibe 14. Diese bei-Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie IT-TT den Scheiben verden von einem sie hintergreifenden, der Fig. 1, wieder nach innm gewölbten Rand 16 des Filtcrcin-Fig. 3 eine Aufsicht auf den Filtereinsatz, der in Satzrahmens 10 festgehalten, wobei der Flansch 16 dem unteren Kassettenteil eingesetzt ist, 6.5 einstückig mit dem Filtereinsatzrahmen 10 ausgebil-F i g. 4 teilweise im Schnitt eine Darstellung der det ist und den Rand der ibdcckschcibc überlappt, zerlegten Filtereinheif, während so daß die Kanten der beicien Scheiben zwischen der Fi g. 5 eine vergröberte Tcildarstellung zeigt. Schulter 12 und dem Rnnrl in rl»-* Piii^;«-^-,,-^

mens 10 eingeklemmt sind (s. die Dctaiklarstellung der F i g. 5). Die Abdeckscheibe ist aus nichthygroskopischem Material hergestellt, äußerst leichtgewichtig, fest und dauerhaft. Die Seriennummer des Filtereinsatzes kann auf dieser Scheibe eingepreßt oder gedruckt sein. Schließlich ist es auch möglich, auf den Rand 16 zu verzichten, wenn die Randkanten der beiden Scheiben mit dem flachen Filtereinsatzrahmen 10 verklebt oder durch Wärmeeinfluß aufgeschmolzen und abgedichtet sind.

Der Filtereinsatz wird in die Kassette eingeführt, indem man ihn in den unteren Kassettenteil 1 einlegt. Dieser Kassettenteil weist die gleiche Form wie der Filtereinsatzrahmen 10 auf und stellt den Teil dar, der mit der Schulter 4 ausgestattet ist. Der untere Kassettenteil I und der Filtereinsatzrahmen erfassen einander bündig an der Innenseite der Einlaßöffnung. Nachdem der Filtereinsatz in den unteren Kassettenteil 1 der Kassette eingelegt worden ist, wird der obere Kassettenteil 2 aufgesetzt. Dabei erfaßt die Rippe 3 den Rand des Filtereinsatzes und preßt Rand, Filtereinsatzschulter 12 sowie die Ränder dei beiden Scheiben fest zusammen zwischen der Rippe 3 und der Schulter 4 der Kassette. AnschlieP'cnd wird das Schrumpfband 6 aufgesetzt, welches den Filtereinsatz der Kassette festhält und diese zusammenhält.

Luft, die in die Einlaßöffnung der Kassette eintritt, strömt somit durch den Filtereinsatz und tritt an der Auslaßöffnung 8 wieder aus. Dabei verhindern zueinander im Abstand angeordnete, bogenförmige Vorsprünge 18 am oberen Kassettenteil 2, daß die Abdeckscheibe gegen die obere Wand gezogen wird und auf diese Weise den Auslaß abschließt. In der Luft enthaltene Staubpartikeln werden von dem Filter in dem Filtereinsatz festgehalten. Nach einem vorgegebenen Zcitabliiuf wird die Kassette geöffnet und der Filtereinsatz entnommen. Die Entnahme kann dadurch erleichtert werden, daß man den Rand des flachen Filtereinsatzrahmens mit einer einstückigen Lasche 19 versieht (s. Fig. 3), die von einer Zange oder Pinzette erfaßt: werden kann, so daß der Filtereinsatz aus dem konischen unteren Kassettenteil 1 herausgezogen werden kann. Staubpartikeln, die in den Filtereinsatz gelangt sind, jedoch der Filterscheibe nicht anhängen, verbleiben dabei im Inneren des Filtereinsatzes, da die Kante 13 um die Einlaßöffnung dazu beiträgt, ein Herausfallen derselben zu verhindern; auf diese Weine wird ein Verlust an Staub während der Entnahme und der nachfolgenden Verfahrensschritte vermieden.

Einsätze 2(1 dichten dabei die Einlaß- und die Auslaßöffnung;en der Kassette ab, bis sie zur Verwendung eingesetzt wird. Diese Einsätze können spä-

ao ter wieder verwendet werden, wenn die Filtereinheit aus der übrigen Probenausrüstung entnommen wird, um die Staubprobe zu schützen, bis der Filtereinsatz aus der Kassette entnommen und gewogen wird.

Der beschriebene Filtereinsatz besteht aus nichthygroskopischem Material und weist ein sehr geringes Tara-Gewicht, verglichen mit dem Gewicht der StaubproLi, auf. Die Filterscheibe ist von dem Filtereinsatzrahmen und der Abdeckscheibe geschützt, auch tritt kein Verlust an Filterscheibenmaterial auf Grund Anklebens und Festhaftens an der Kassette auf, wenn der Filtereinsatz entnommen wird. Der Filtereinsatz kann leicht eingesetzt und aus der Kassette entnommen werden, die ein robustes Schutzgehäuse bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Filtereinheit tür Siäube, bestehend aus einer zweiteiligen Kassette, deren eines unteres Teil eine Einlaßöffnung zum Einführen des zu filternden Mediums und deren Oberteil eine Auslaßöffnung aufweist, mit einem in der Kassette zwischen den Kassettenteilen an seinem Umfang eingespannten Filtereinsatz, dessen Wandung der Form des von dem unteren Kassettenteil gebildeten Hohlraums angepaßt ist und der aus einem Rahmen und in dem Rahmen gehaltertem, von porösen Abdeckscheiben gestütztem Filtermaterial besteht und eine der Einlaßöffnung des unteren Kussettenteils gegenüberliegende Einlaßöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem unteren Kassettenteil (1) gebildete Hohlraum sowie der darin aufgenommene Filtereinsatz kegelstumpfförmig ausgebildet sind, daß der Ranu: (16) des Filtereinsatzrahmens (10) über den Rand der vom Rahmen gehaltenen Filterscheibe (14) und der zugeordneten porösen Abdeckscheibe (IS) umgebördelt ist oder daß Filter- und Abdeckscheibe durch Kleben oder Hitzeeinwirkung abdichtend mit dem Umfang des Filtereinsatzrahmens (10) verbunden sind, daß der Rand (13) der Einlaßöffnung (11) des Filtereinsatzes nach der Innenseite des Filtereinsatzes hin aufgewölbt ist, um ein Herausfallen von in dem Einsatz gesammelten Staub zu vermeiden, und daß der aufgewölbte Randbereich (13) der Einlaßöffnung des Filtereinsatzes -uf einem entsprechend vorspringenden Rundber ich der Einlaßöffnung des unteren Kassettenteils aufliegt.

2. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Auslaßöffnung (8) der Kassette Vorsprünge (18) angeordnet sind, die sich in den von der Abdeckscheibe (15) und dem oberen Kassettenteil (2) gebildeten Raum crstrekken und die Abdeckscheibe (15) zur Wandung des oberen Kassettenteils im Abstand halten.

3. Filtereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungslinie der beiden die Kassette bildenden oberen und unteren Kassettenteile (2 bzw. 1) ein abnehmbares, über den Umfang laufendes und die Kassettenteile zusammenhaltendes Abdichtband (6) vorgesehen ist.

4. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (16) des Filtereinsatzrahmens (10) zur leichten Entnahme des Filtereinsatzes eine nach innen vorspringende Lasche (19) aufweist.