DE2211368A1 - - Google Patents

Description

. ing. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAUCK · dipl.-phys.W. SCHMITZ

Dipl.Ing.E.Graalfs hambtjhg-München Dipl.Ing.W.Wehnert

ZUSTBLLPWaSANSCHHIFT; HAMBURG 38 · NEUER WAU 41

TEI.. 3Θ 74 28 UND 36 41 IS

IElEGR. NBGEDAPATENT HAMBUHQ MÜNCHEN 15 · MOZAHTSTH. 23

TEI.5380386

TElEQH. NEGEDAPATENX MÜNCHEN

HAMBURG,

Gasfilter mit
eingebetteten Durchlässen

Bin G-asfilter mit einem Filtermaterial, wie aktivierte Holzkohle, in dem Vorrichtungen eingebettet sind, die einen Durchlaß für das Gas bilden. Das Filtermaterial selbst dient als Mittel zur Abdichtung des Filters gegen Ausströmen von ungefiltertem Gas in das Filter hinein und aus diesem heraus und gegen Vorbeiströmen von ungefiltertem Gas von der Einlaß- zur Auslaßseite des Filters.

Die Erfindung befaßt sich mit der Filtrierung strömender Gase wie verschmutzter luft.

Das Hauptziel der Erfindung ist eine Filterkanstruktion und eine Filtriermethode, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ursachen für Undichtheit wie Dichtringe, Metalldichtungen, nicht einwandfreie Schweiß- oder liietverbindungen ausgeschaltet werden und der Filterstoff selbst die zusätzliche Funktion der Abdichtung übernimmt und die schädlichen Auswirkungen dar Undichtigkeit beseitigt.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Filterkonstruktion-, bei welcher das Filtermaterial ohne Herausnehmen von Innenteilen entfernt und neu eingefüllt werden kann und dies, falls erwünscht, ■ ohne daß das verunreinigte Material mit der Atmosphäre in Berührung kommt, und außerdem, falls erwünscht, in ununterbrochener Folge.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine FiIt erkons.trukt ion, bei der Größe und Ausführung so flexibel ist, daß sie sowohl für sehr große als auch für kleine Anlagen gebaut werden kann und viele Anwendungsmöglichkeiten bietet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Filtriergerät, das leistungsfähig ist im Betrieb, jedoch relativ einfach und sparsam hergestellt werden kann.

Diese und weitere Ziele der Erfindung erhält man durch Umkehrung der üblichen Beziehung von Filterstoff und strömendem Gas in einer Filteranlage. Bei herkömmlichen Filtern stellt die Behandlung des Gases die kontinuierliche Phase dar und das Filtermaterial wird durch entsprechende Vorrichtungen zwischen dem Filtere^.nlaß und -auslaß zur Lenkung des durch das kontinuum fließenden Gasstroms getragen. Bei solchen Filtern muß der Gasstrom nach herkömmlichen Begriffen für Leistungsfähigkeit so gleichförmig wie möglich durch alle Teile des Filtermaterials fließen, so daß dieses komplett zur i'ilterung verwendet wird, und außerdem müssen Dichtungsvorrichtungen vorgesehen werden, um ein Vorbeiströmen zu verhindern. Bei den Filtern nach vorliegender Erfindung stellt jedoch das Filtermaterial das Kontinuum dar und eine entsprechende Vorrich-

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tung zur Lenkung des G-asstroms ist in dem Filtermaterial eingebettet, wodurch, man einen oder mehrere Durchlässe für das Gas von der Einlaß- zur Auslaßseite des Filters erhält, wobei zu diesen Durchlässen ein Teil oder .Teile des Filtermaterial gehören. Die Leistungsfähigkeit des hier betrachteten "Filters beruht darauf, daß der Gasstrom durch den Filterstoff als Ganzes nicht einheitlich ist. Außer einem Filterabschnitt, durch den der Strom im wesentlichen gleichmäßig fließt, hat das Filtermaterial einen oder meh- · rere Abschnitte, in denen kein oder nur wenig Gas strömt, und die als selbsttätige Dichtungen wirken, um das Entweichen von ungefiltertem Gas zu verhindern. Bei einer Ausführungsart der Erfindung wurde dieses Konzept bei einem Filter dadurch verwirklicht, daß man das zu filternde Gas in den Filterbereich an einem Punkt oder mehreren Punkten einleitete, die .so gelegen sind, daß der Widerstand des Filtermaterials gegen den Gasstrom zum nächstgelegenen Auslaß wesentlich geringer ist als' sein Widerstand gegen den Strom zu der nächsten Zone, die abgedichtet werden soll. Von einem etwas anderen Standpunkt aus gesehen hat ein nach dieser Erfindung hergestelltes Filter eine im Filtermaterial gelegene Filterzone, so daß der Druckabfall und/oder Weg zwischen irgendeinem Punkt in der Filterzone und einem Auslaß der Filterzone wesentlich geringer ist als von irgendeinem derartigen in irgendeiner Dichtungszone gelegenen Punkt aus.

Bei den Anwendungen, bei denen es zulässig ist, daß Gas in das Filter strömt oder gefiltertes Gas aus dem Filter herausströmt, wird der Filterstoff so angebracht, daß das Gas über eine Filtermaterialschicht strUmt, die so dick ist, daß das Gas bis zum ge-, wünschten Grad filtriert wird.

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Während von einem umfassenderen Standpunkt aus gesehen auch andere Materialien verwendet werden können, ist körniges Filtermaterial . vorzuziehen. Das gewählte Material ist eine Masse aus fließfähigen karbonisierten [Teilchen (d.h. aktivierte Holzkohle) wie in dem Barnebey U.S. Patent Hr. 5,525,674 vom 25. August 1970 beschrieben. Körniges Filtermaterial fließt leicht und nimmt daher ohne weiteres jede gewünschte Form an, hat gleichförmige Dichte und kann, falls erwünscht, leicht aus dem Filter entfernt und in dieses hineingebracht werden. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Vorrichtung für die Steuerung der Strömung so in die Masse von körnigen adsorbierenden Mltrierteilchen eingesenkt oder eingebettet, daw uer Strom durch die Filterzone hindurchgeht, jedoch durch die Dichtungszonen daran gehindert wird außen vorbeizuströmen, und die Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß Dichtringe, wie sie üblicherweise bei herkömmlichen Konstruktionen verwendet werden, im allgemeinen wegfallen.

Abb. 1 ist eine teilweise als Schnitt ausgeführte Draufsicht einer Grasreinigungsvorrichtung mit einer Filterkonstruktion, die Gegenstand der Erfindung ist.

Abb. 2 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 2-2 von Abb.1; Abb.3 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 3-3 von Abb.2;

Abb. 4 ist eine scliematische Seitenansicht einer Filterkette mit einem Filter, das Gegenstand vorliegender Erfindung ist.

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Abb.5 ist ein schematischer vertikaler Schnitt in zwei Ebenen (Linie 5-5 von Abb.6) einer modifizierten Form des Filters nach der Erfindung;

Abb.6 ist ein Schnitt entlang der. Linie 6-6 von Abb.5.

Die Abbildungen 1-3 zeigen eine Ausführungsart der Erfindung, eine relativ große vertikale !FiIterkonstruktion 1, bei der das Filter zum Beispiel ca. 8 Fuß hoch und 4 Fuß lang sein kann mit versetzten sich vertikal erstreckenden Einlaß- und Auslaßgängen, die in einBett aus körnigem Filtermaterial, am besten aus aktivierter Holzkohle, eingesenkt wurden. Die Konstruktion eignet sich speziell zur Entfernung von Verunreinigungen aus einem Luftstrom und ermöglicht das Auswechseln der Holzkohle ohne Entfernung der Halteoder Stromlenkkonstruktion oder Änderung an diesen. Eine spezifische Anwendungsform dieser Konstruktion ist in einer Filterkette (Abb.4) möglich, die eine' Vorrichtung zur Entfernung radioaktiven Jods und Methyljodids aus einem Luftstrom mit einem hohen Wirkungsgrad darstellt, und bei der im wesentlichen kein schädliches Entweichen des G-ases möglich ist. Das Filter wird in der Kette von Abb.4 in Reihe mit einer stromaufwärts angebrachten Filtriervorrichtung A (die bei radioaktiven Anwendungsfällen aus einem groben und einem HEPA-Filter bestehen kann) und einer stromabwärts oder nachfolgend angebrachten Filtriervorrichtung B gezeigt.

Bei der Filterkonstruktion 1 fließt der zu filternde Luftstrom von links nach rechts, wie von den Pfeilen 3 in Abb.1 und 2 angezeigt wird. Das körnige Filtermaterial 5 liegt locker in einem

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Gehäuse oder Behälter 7» der geschlossene Blechseiten 9 und 11 hat, die sich längsseits vom Filter und parallel zueinander und zur allgemeinen Stromrichtung erstrecken, die durch die Pfeile 3 angezeigt wird. Das Gehäuse 7 hat eine Bodenkonstruktion 13.und eine Deckenkonstruktion 15 mit abnehmbaren Platten 17» von denen am besten vier vorhanden sein sollten. Die Rohre 18 werden neben den Oberseiten der Platten 9 und 11 abgestützt und öffnen sich in den Innenraum des Gehäuses 7 hinein und bilden Öffnungen, durch die man den Inhalt des Gehäuses visuell feststellen kann. Eine Reihe von längsseitig im Abstand angebrachten Rohren 19 wird neben den Bodenbrettern 9 und 11 abgestützt, um Öffnungen zu bilden, durch die der körnige Filtrierstoff '5 aus dem Inneren des Gehäuses 7 entfernt werden kann, wie nachstehend noch beschrieben wird. Jedes einzelne Rohr 18 und 19 wird durch einen Deckel 20 verschlossen, in dem sich entsprechende Dichtungsmittel befinden können (nicht gezeigt), so daß die Rohre gasdicht sind, wenn die Deckel angeschraubt sind, obwohl, wie noch klar werden wird, die Probleme des Entweichens von Gas durch die Dichtungsvorrichtung gelöst werden, die durch Material 5 geschaffen wird.

Das Filter hat einen Einlaß 21 mit einer daneben liegenden Einlaßkammer 21 a und eine Auslaßseite 23 mit einer daneben liegenden Auslaßkammer 23 a. Einlaß 21 hat koplanare, vertikal verlaufende Wände 25, und Auslaß 23 hat koplanare Wände 27. Die Wandteile 25 und 27 können aus undurchlöcherten Blechstücken bestehen, wie gezeigt, bestehen jedoch, wie gezeigt, vorzugsweise aus Platten, die so geformt sind, daß sie mit Ein- und Auslaß bildenden oder Strom lenkenden Abschnitten ein Ganzes bilden. So werden die Einlaßwege

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.jeweils durch seitliche Siebwände' 31 gebildet j die parallel zu den Wänden 9 und 11 verlaufen, und durch eine innere abschließende Siebwand 33, die parallel zur Wand 25 verläuft. Die Auslaßgänge 35 werden jeweils durch seitliche Siebwände 37 gebildet, die ein Ganzes mit den Wandteilen 27 bilden und parallel zu den Wänden 9 und 11-verlaufen, und durch eine abschließende Siebwand ,39· Die Teile für Einlaßwand und Durchgang können gebildet werden, indem man ein Sieb 41 in Zickzack- oder gefalteter Form herstellt; die Teile für Auslaßwand und Durchlaß können gebildet werden, indem man ein Sieb 43 in Zickzackform herstellt und dann die beiden Siebe ineinanderfügt. Bei der dargestellten Ausführung wird die gesamte vertikale Höhe der Siebe 41 und 43 dadurch gebildet, daß man sie in drei Abschnitten aufbaut, wie in Abb.2 bei 45 gezeigt.

Die Einlaß- und Auslaßgänge 29 und 35 sind versetzt und parallel zueinander angeordnet und werden durch vertikale Lagen oder Schichten 51 aus Filtermaterial getrennt, dur.ch welche das Gas hindurchströmen muß, um von der Einlaß- zur Auslaßseite zu gelangen. Die Schichten stellen somit Filterstoffe dar und bilden im Stoff 5 eine Filtrierzone. Die Endstücke 39 und die Einlaßwände 25 werden durch vertikale Schichten 53 aus Filtermaterial getrennt und diese Schichten sind mindestens so dick und, wie gezeigt, vorzugsweise dicker als die Schichten 51. In ähnlicher Weise trennen dickere Schichten 55 die Wände 33 und 27. Die zusätzlichen Dicken der Schicht 55 neben dem Endeinlaß 29a (Abb.1) sollen insbesondere jedem Wandeffekt, d.h. jedem reduzierten Strömungswiderstand, zwischen dem Endsieb 33a und dem anliegenden Siebteil 27a entgegenwirken. Die Schichten 53 und 55 wirken wie die Schichten 51

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als Filtriervorrichtung und bilden einen Teil der Filtrierzone im Material 5, Wenn die Teile 25 und 27 verschlossen sind, wie es. bei einigen Anwendungen erwünscht sein mag, wirken die Schichten 53 und 55 als Dichtungsmittel und stellen eine Dichtungszone imMaterial 5 dar. Wie am besten aus Abb»3 zu ersehen ist, können die seitlichen Siebteile 31 und 37 durch dazwischenliegende Querstreben 57 und durch oben und unten angebrachte keilförmige Verschlußstücke 59, bzw. 61, verstärkt werden, wodurch die Durchlässe 29 und 35 verlängert werden. Durch die Keilform der Yerschlußstücke 59 und 61 wird das Fließen des körnigen Materials 5 begünstigt. Weitere Querstreben 63 in den Auslassen werden ebenfalls gezeigt und diese haben nach hinten springende Flansche 65, die über die Auslaßseite 23 hinausragen. Die Flansche 65 haben ausgerichtete öffnungen zur Aufnahme der Spindeln 67, deren obere Enden in entsprechenden Drucklagern 69 gehalten werden, die in den oberen hinteren Wandteilen 71 des Gehäuses 7 liegen. Die Spindeln 67 haben entsprechende Verbindungen 73 mit den Flanschen 65, wie Nocken, so daß durch die Drehung der Spindeln eine Vibration oder ein Rütteln der Streben 63 hervorgerufen wird. Diese Bewegung wird auf Sieb 45 und auf Filtermaterial 5 übertragen und die dadurch entstehende Erschütterung bewirkt, daß die Körnchen oder Teilchen beweglich und schnell sind und eine im wesentlichen gleichförmige Dichte ohne Leerstellen, Kanäle, Taschen oder Brücken bilden. Die Siebe werden-von den Halterungen 33b und 33c lose gehalten, damit die Siebe vibrieren können, ohne daß jedoch Holzkohle durch die Zwischenräume verlorengeht, die so klein sind, daß Holzkolilet eilchen nicht hindurchrieseln. Die nicht kreisrunden oberen Enden 75 der Spindel 67 besitzen eine Vorrichtung zum Anschluß an eine entspre- > chende kraftbetriebene Dreheinrichtung, wie z.B. eine pneumatische

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Drehvorrichtung. Auch andere verschiedenartige Drehvorrichtungen können verwendet werden, wie z.B. Rührdrehstäbe, die vertikal durch !Teile des Filtermaterials laufen. "Wie am "besten aus den Abbildungen 1 und 2 zu ersehen ist, sind die oberen hinteren Wandteile 71 des Gehäuses 7 ein Teil der oberen konstruktion 15, in der die oberen !Peile der Seitenwände 9 und 11 (Abb.3) liegen, sowie ein glatter Wandabschnitt 77, der in gleicher Ebene mit den Einläßwandteilen 25. liegt, und ein* abgewinkelter Wandabschnitt 79, der in einem Abstand au Abschnitt 77 angebracht ist und mit diesem einen driaokausgleiehenden Durehlaß 81 bildet, der die Einlaßkammer 21a mit einem Druekpo-lster oder der druekausgleichenden Kammer 83 zwischen den oberen Platten 17 und der oberen Fläche 84 dee filtermaterials verbindet # Das eintretende Gas, das behandelt werden soll, kann daher auf Kammer 85 sowie zu den Einlaßgängen 29 fließen, so daß der Einlaßdruck oben auf das filtermaterial 5 wirkt und es, zusammen mit der Schwerkraft, in einem Zustand maximaler Dichte halt. Wenn die Druckbedingungen dies erfordern, könnte die obere Kammer 83 durch eine Umkehrung der Konstruktion dem Druck in der AualabAanimer 23a oder irgendeinem anderen erwünschten Druck ausgesetzt v/erden.

Das Filtermaterial Ό hat eine horizontale Schicht 85 unterhalb der Oberfläche 84» die zusammenhängend ist und sich über den gesamten Querschnitt von Gehäuse 7 erstreckt. Sie dient als Einiüllteil für die Teilchen und als Dichtungsvorrichtung und Dichtungszone. Sie verhindert, daß Gas ungefiltert von den Einlaßgängen 29 zu den Auslaßgängen 35 durch Offnungen in den Dichtungen zwischen den Streben 59 und den seitlichen Sieben 31 und 37 läuft.

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Gasdichte Dichtungen sind daher nicht erforderlich; die Dichtungen müssen nur so undurchlässig sein, daß die Teilchen des Filtriermaterials nicht durch sie hindurch in die Gänge 29 und 35 gelangen.

Die Schicht 85 ist mindestens so dick wie die Schichtteile 51 und in der dargestellten Ausführung ist ihre tatsächliche Tiefe etwas großer als die Dicke der Schichten 51. Ihr Widerstand gegen den ' Gasstrom ist daher nicht wesentlich größer als der Widerstand der Schichten 51 und etwas Gas strömt durch sie hindurch und wird gefiltert, während es zu den Auslaßgängen 35 fließt. Die Schicht 85 dient daher als Dichtungs- und Filtriervorrichtung sowie als Ein- · füllvorrichtung und Druckpolsterung für die Masse des Materials 5.

Wie aus den Abb.1 und 2 zu ersehen ist, hat jedes hintere Wandteil 71 einen rückwärtigen Wandabschnitt 87 und einen unteren Wandabschnitt 91, die eine Kammer 93 bilden, welche eine Verlängerung der oberen Schicht 85 ist. Die Spindeln 67 verlaufen durch die Kammern 93 und durch die abgedichteten Lager 95 in den unteren Wandteilen Die Kammern 93 sind mit Schichten 94 aus Filtrierstoff gefüllt, die als Dichtungsvorrichtung und Dichtungszone wirken sollen und nach unten verlängert sind, um einen Durchfluß zu den durch die Lager 95 gebildeten Dichtungen und anderen eventuell undichten Stellen in den Abschnitten 71 zu schaffen, der im wesentlichen langer ist als die i'iltriergänge, durch die das Gas strömen könnte. So wird ein Hindurchströmen oder Entweichen in das Gehäuse 7 hinein oder aus die_sem heraus wirksam verhindert und falls unter außergewöhnlichen Umständen doch etwas hindurchströmt, wird.es gefiltert.

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Wie aus Abbildung 2 und 3 zu ersehen ist, hat die Bodenkonstruktion 13 des Filters glatte oder undurchbohrte vordere und hintere Waridteile 97 und 99, die zusammen mit den unteren Teilen der Seitenwinde 9 und 11 und den Bodenplatten 101 eine untere Kammer 103 bilden. Die Kammer 103 ist axt Filtriermaterial gefüllt, das eine Dichtungsschicht und Zone 105 bildet, die mindestens so dick ist wie die Schichten 51 und vorzugsweise dicker, wie in der Zeichnung dargestellt. Die Schicht 105 wirkt als Dichtungsmittel, um das Hindurehstrcmen von ungefiltertem Gas zwischen den Gängen 29 und 35 durch nicht gasdichte Dichtungen der seitlichen Siebe und Streben 61 zu verhindern, sowie das Hindurchströmen von ungefiltertem Gas von der Einlaßkammer 21a zu den Bodenplatten 101. Die letztgenannten ivönnen mit den !flanschen 107 äer Bodenwandkonstruktion und mit den zentralen Querstücken 109 und 111 verschraubt v/erden. Die 5chraubenveru.Lij.auu.igen sollten undurchlässig sein für Filtriermaterial, müssen jedoch nicht gasdicht sein (es sei denn das Gas ist schädlich für die umgebenden Teile), da das aus dem Gehäuse 7 durch die Schraubenverbindungen strömende Gas gefiltert wird, wenn es durch die Dichtungsschicht 105 läuft.

Die Beine 113 können an den Trägern .115 auf der. Bodenkonstruktion 15 befestigt werden, damit man die Bodenplatten 101 über dem Boden 117 erhöht anbringen kann, so daß sie zur Inspizierung oder Reinigung des Inneren von Gehäuse 7 weggenommen werden können.

Da alle Dichtungs- und Filtrierzonen durch eine gemeinsame Masse 5 aus Filterteilchen gebildet werden, kann man das Filtriermaterial dadurch aus Gehäuse 7 entfernen, daß man den Verschluß von den ·

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öffnungen 19 abnimmt, um Entleerung durch Schwerkraft zu ermöglichen. Besser bringt man jedoch eine Vakuumvorrichtung (nicht ge- ■ zeigt) an den Öffnungen an, um das gesamte Material in bereitstehende Trommeln oder Behälter zu entleeren, ohne daß Staub entsteht oder Berührung mit der Atmosphäre stattfindet. Das Gehäuse kann dann von oben wieder beschickt werden. Innere Teile brauchen nicht weggenommen werden und man kommt mit gebrauchtem Filtermaterial nicht in Berührung. Die Konstruktion kann auch auf einen kontinuierlichen Fluß des Filtermaterials oder auf automatischen zyklischen Fluß ausgerichtet werden, indem man eine Einfüllvorrichtung an den oberen öffnungen 18 befestigt oder einen Trichter 12Ί (Abb.4) bei den Platten 17 anbringt und eine Entleerungsvorrichtung 123 (Abb.4) an den unteren Öffnungen 19 anbringt, die so konstruiert sein kann (wie gezeigt), daß eine Berührung des verbrauchten Materials mit der umgebenden Fläche vermieden wird. Falls erwünscht können Behälter, die mit dem Boden des Trichters 123 dicht verbunden sind, zur Entfernung des verbrauchten Materials verwendet werden. Im Fall eines kontinuierlichen oder automatischen zyklischen Flusses würde die Keilxorm verschiedener innerer Teile oder Streben zusammen mit dem Betrieb der Schutteleinrichtung-n für eine gleichförmige Dichte des Filtermaterials sorgen.

Die Größe und Form der Durchflußgänge für d:.s Gas und die Größe der Filterschichten wird so ausgewählt, daß eine optimale Betriebsleistung erreicht wird, deren eine Phase ein relativ gleichförmiges Hindurchströmen durch die Schichten 51 wäre. Die Endeinlaßgänge 29a sind zu diesem Zweck zum Beispiel etwas kleiner als die inneren Einlaßgänge 29· Die Dicken der Filtrierzonen und der Dich-.

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tungszonen sollen am besten so festgelegt werden, daß der Widerstand gegen den Gasstrom von den Einlaßgängen 29 zu den Auslaßgängen 35 durch die Filtrierzone 51 geringer ist als der Widerstand gegen den Strom, der durch die Dichtungszonen fließt, d.h. der Druckabfall ist in den Dichtungszonen größer als in der FiI-

trierzone. Das Filtermaterial, am besten aktivierte Holzsohle, hat eine genau festgelegte Teilchengröße und falls die !Teilchen nicht gleich groß sind, sind sie wenigstens eine Mischung aus relativ gleichgroßen Teilchen. Die Kontrolle der Teilchengröße und der Einsatz von Schütteleinrichtungen schützt vor Ablagerung und Rillenbildung und sorgt für richtige Einlagerung und eine relativ gleichförmige Dichte in der gesamten Masse 5. Das strömende Gas trügt ebenfalls zum Erreichen der Gleichförmigkeit bei. Das Gewicht des Materials und die festhaltende Wirkung des Behälters 7 und der Durchflußvorrichtungen für das Gas wirken einem Balloneffekt entgegen und verhindern, daß sich das Material 5 wesentlich ausdehnt.

Die Wirkungsweise von Filter 1 ist klar ersichtlich, wenn verunreinigte Luft in der Einla^i:ammer 21a durch die Einlaßgänge 29 über die Filtrierzone oder -vorrichtung 51 zu den Auslaßgängen und von dort zu Auslaßkammer 23a gelangt. Die kontinuierlich verlaufenden Dichtungszonen 85 und 105 des Filtriermaterials 5 wirken als Dichtungsvorrichtung für das obere und untere Ende der Durchlässe und diese Schichten sowie die vertikalen Schichten 53 und betten oder senken die Durchlässe 29 und 35 auf allen Seiten, mit Ausnahme ihrer Einlaß- bzw. Auslaßkanten, in das Filtriermaterial hinein. Eventuelles Entweichen bei den Büchsen 95 wird durch die

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Bichtungszonen 94 des Filtriermaterials verhindert. Da die Durchlässe gut im Filtriermaterial eingebettet sind, ist es nicht erforderlich, daß ineinandergreifende Teile gasdicht verbunden werden; es ist ausreichend, wenn sie so zusammenstoßen, daß keine Holzkohle (oder andere Filtrierkörnchen) durch die Verbindungen fließen kann. Bei dieser Konstruktion wird das Entweichen von Gas nicht gänzlich verhindert, sondern es wird darauf geachtet, daß jedes Hindurchströmen (nach innen oder außen) durch das Filtermaterial geschieht, das mindestens so¹dick ist wie die Filtrierzone 51 oder durch das das Gas mindestens so langsam hindurchfließt wie durch die Filtrierzone 51. Zur Verhinderung störender Kurzschlußbildung Können erforderlichenfalls Ablenkplatten oder andere Vorrichtungen verwendet werden. Die keilförmigen Streben 59 und 61 stellen bis zu einem gewissen Grad Ablenkplatten dar und verhindern das Entweichen von Gas vom Ende eines Einlaßganges zum Ende eines Auslaß^ang es.

In den Abbildungen 5 und 6 wird eine modifizierte Form des Filters 201 als eine Ausführungsart der Erfindung gezeigt, wobei ein oben offener, schachtel-JmIieher Behälter 203 mit den Seitenwänden 205 und einem !boden 207 zur Aufnahme des körnigen i'iltriermaterials 2Oy, am besten aktivierte Holzsohle, verwendet wird. Der Behälter braucht nicht gasdicht zu sein, sondern nur so dicht, daß kein i'iltriermaterial verlorengeht. Durchlässe für das Gas in Form von hohlen, durchlöcherten Ein- und Auslaßplatten 211 bzw. 213 werden in das Katerial 209 hineingesenkt. Die Platten werden am besten an den Enden durch die Wände 215 und oben durch die Wände 217 geschlossen, und sind am Boden 219 offen, so daß die untere Kante jeder

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Platte im J¹IItriermaterial eingesenkt wird. Die Wände 215 und 217 sowie die Seitenwände 221 können perforierte Platten oder Siebe sein.

Jede Platte hat einen anschließenden vertikalen Abschnitt, der von der oberen Wand 217 aus nach oben verläuft. In diesen Abschnitten befindet sich ein Einlad 223 für die Platten, die den Einlaß bilden, und ein Auslaß 225 für die Platten, die den Auslaß bilden. Die Einlasse 223 sind auf der einen Seite des Behälters 203 'und die Auslässe 225 auf der gegenüberliegenden Seite gleichmäßig angeordnet. Ein- und Auslaßsammelbehälter 227 bzw. 299 sind an allen entsprechenden Ein- und Auslässen angebracht. Die Sammelbehälter sind an den Seiten und oben geschlossen und haben entsprechende Öffnungen (nicht gezeigt) für den Durchfluß des Gases, sind jedoch an der Unterseite offen, so daß ihre unteren Kanten 231 beträchtlich tief in das Filtermaterial 209 eingesenkt werden.. Man versucht nicht, die Sammelbehälter nahe an die Seiten der Ein-_und Auslässe anzuschließen, wie aus den Lücken bei den Anschlußstellen 233 zu ersehen ist. Das körnige Piltriermaterial umgibt die Platten 211 und 213 auf allen Seiten außer an den oberen Einlaß- und Auslaßkanten 235 und 237. In den vertikalen Schichten 237 des JTiltriermaterials zwischen den Platten befindet sich die Filtriervorrichtung und Filtrierzone, die vollständig innerhalb einer äußeren Schicht liegt, die eine Dichtungsvorrichtung.und Dichtungszone bildet. Die Dichtungszone hat eine kontinuierlich verlaufende Bodenschicht 239, die auf der Bodenwand 207 des Behälters 203 ruht und entlang dieser verläuft, und vertikale Seitenschichten 241, die parallel zu den Strömungsplatten verlaufen, und vertikale Seitenschiehten 243, die in rechten Winkeln zu den Strömungsplatten

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verlaufen, sowie eine obere Schicht 245, die zum Teil die oberen·· Abschnitte von verschiedenen vertikalen Schichten bildet·, abear; auch das Filtriermaterial enthält, das auf den oberen Wänden 217: liegt: und diese bedeckt. Die unteren Kanten 231 der Sammelbehälter sind in der oberen Schicht 245 eingesenkt und das Filtriermaterial aus · dieser Schicht schließt und dichtet die Anschlußstellen 233 ab.

Eine Ablaßvorrichtung für Filterteilchen in Form einer mit einem Verschluß versehenen Öffnung 247 am Boden des Behälters 203 ist dargestellt und kann wie bei Abb.1-3 beschrieben verwendet werden. Eine entsprechende Schütteleinrichtung (nicht gezeigt) kann im Behälter 203 montiert werden oder der Behälter als Ganzes kann auf eine Rüttelvorrichtung montiert werden. Die obere Schicht 245 wirkt als Trichter oder Vorratsbehälter sowie als Druckpolster, damit Teilchen in Leerräume gefüllt werden und sich diese in gleichförmiger Dichte einlagern.

Wiihrend des Betriebs gelangt Gas von dem Verteilerbehälter am Einlaß durch die Einlaßstücke 223 in die Einlaßplatten 211. Da die Schichten 237, die die Filtrierzone bilden, die geringste Dicke haben, stellen sie die normalen Durchflußwege dar, d.h. entlang der Durchflußwege mit minimalem Druckabfall oder dem geringsten Fließwiderstand; und Gas, das von einer Einlaßplatte 211 her kommt, strömt quer durch die anliegenden Schichten 237, wo es gefiltert wird, gelangt zu den Auslaßplatten 213 und strömt durch die Auslaßteile 225 zu dem Sammelbehälter 229 am Auslaß. Die Filtrierzone, oder die Filtriervorrichtung 237 ist vollständig von einer Dichtungs^one umgeben, die aus den durch die Schichten 239, 241,

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243 und' 245 gescharfenen Dichtungsvorrichtungen gebildet wird, so daß kein ungefiltertes Gas in den Behälter 203 oder die Durchlässe 211 und 213 hineingelangen oder aus diesen austreten kann.

Das Filter 201 (und äquivalente Filter) hat eine einfache, nicht aufwendige Konstruktion und kann wie Filter 1 in vielen verschiedenen Größen hergestellt und vielen verschiedenen Filterbedingungen angepaßt werden. Durch die Verwendung von Filtriermaterial als Dichtungsmittel werden Dichtringe oder gasdichte Dichtungen zwischen Teilen im großen und ganzen überflüssig.

Wie bereits gesagt, ist aktivierte Holzkohle das bevorzugte Filtriermaterial. Die Teilchengröße würde im allgemeinen mehr als mesh betragen? sie könnte z.B. 4x6 mesh, 6x10 mesh, 8x12 mesh oder üx14 mesh betragen. Wenn daher, wie erwähnt, Mischungen aus verschiedenen Teilchengröße!! verwendet werden, sollte der Größenbereich möglichst eng sein. Die Teilchen der aktivierten Holzkohle fließen gut und lagern sich gut ein, ergeben eine gleichförmige Dichte in der gesamten Filtriermasse, sind sehr adsorptionsfkhig und filtern auch mechanisch. Die Probleme der toten Winkel werden mit den hier beschriebenen'Konstruktionen vermieden; die keilförmigen Streben 59 und das Bodenteil 102 (Abb.3), auf dem sich ein Keil befindet, beseitigen tobe Abschnitte und ermöglichen es, da., die Holzkohle ohne TaschenbLldungen fließen kann. Punkte oder Fugen, durch die möglicherweise Gaa ej trauen kann, werden so bier in dai, jj'Llbrieriiiaberlal ein_c;eijo. ,.b, daß dnn Hindurchstrürrien durch den FlieUvLderijtnrid verhindert vrlr'l, und v/enn trotadem Gas hLnduroh.-jfci.Ouib, wird utj £,o£.'L.Lterb. Puren die Verwendung den FLltrier-

-·>"- -ri^::;:; -:-ά::- BAD OWOiNAl.

ΊUDO JO /109S -HJ-

materials als Dichtungsmittel wird auch eine Vorrichtung zur Druckverringerung geschaffen, so daß im Falle eines unvorhergesehenen Überdrucks im G-as das Filtriermaterial herausgeblasen wird und Schäden an der Konstruktion somit vermieden werden.

Die Filter dieser Erfindung ermöglichen ein Filtrierverfahren, bei dem das zu filternde Gas an einem zentralen Punkt in eine Filtriermasse geleitet wird, so daß eine Filtrierzone in der Masse gebildet wird, die mit einem· Auslaß des Filters in Verbindung steht. Die Filtrierzone liegt so in der Masse, daß eine Dichtungszone aus Filtriermaterial die Filtrierzone auf allen Seiten umgibt, durch die Gas hindurchströmen icönnte, und einen Widerstand oder Druckabfall gegen ein Hindurchströmen darstellt, der mindestens so groß ist wie der Widerstand der Filtrierzone oder am besten grüßer ist als dieser. Falls erwünscht kann das Filtriermaterial ständig hinzugefügt und entfernt werden, und zwar am besten durch den ständigen Betrieb einer Schüttelvorrichtung, wodurch gleichförmige Dichte gewährleistet wird.

Zwei spezifische Ausführungsarten dieser Erfindung wurden beschrieben, es liegt jedoch auf der Hand, daß verschiedene andere Konstruktionen als weitere Ausführung^ arten der Erfindung verwendet werden können. Während im gesamten Text /on Filtrierung die Rede war, ist selbstverständlich die Verwendung für Desorption genauso möglich, da mit der gleichen Konstruktion sowohl Adsorption als auch Desorption vorgenoiaien werden kann.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Sine Filterkonstruktion, die gekennzeichnet ist durch einen Behälter mit Ein- und Auslaßvorrichtungen und Durchflußvorrichtungen zur Verbindung der Ein- und Auslässe, 'wobei Filtriervorrichtungen zwischen den Durchflußvorrichtungen zur Filterung des Gases angebracht sind, das durch die Durchflußvorrichtungen strömt, wobei an bestimmten Stellen der Vorrichtungen und/oder des Behälters Gas hinein- oder herausströmt, und Dichtungsvorrichtungen an diesen Punkten das Hindurchströmen ungefilterten Gases verhindern, \iobei die Filtrier- und die Dichtungsvorrichtungen aus einer gemeinsamen Masse aus fließbarem körnigen Filtriermaterial .bestehen«

   2. Eine FiIterkonstruktion, gekennzeichnet durch einen Behälter mit Auslaßvorrichtungen für gefiltertes Gas, Einlaßvorrichtungen für zu filterndes Gas und mit einer Auslaßzone, wobei die Filtriervorrichtungen in dem Behälter zwischen der Auslaßzone und der Auslaßvorrichtung zur Filterung, des Gases dienen, das von der Einlaß- zur Auslaßvorrichtung strömt, und wobei Dichtungsvorrichtungen in dem Behälter das Entweichen von ungefiltertem Gas aus dem Behälter heraus und/oder um die Filtriervorrichtungen herum verhindern, wobei die Filtrier- und die Dichtungsvorrichtungen aus einer gemeinsamen Hasse aus körnigem Filtriermaterial bestehen, in die die Auslaßzone des genannten Einlasses eingebettet ist.

   3. Eine FiIterkonstruirfcion wie in Anspruch 2 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Üurch|luj.)V.orri.chtungen untereinander ver-

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   bundene Teile haben, die Verbindungen bilden, die eventuell Durchflußstellen für ungefiltertes Gas sein können, wobei die Verbindungen so tief in die Filtriermasse eingesenkt werden, daß Gas, das durch die Verbindungen strömt, durch die Dichtungsmittel mindestens bis zu dem Grad gefiltert wird wie das Gas, das durch die Filtriervorrichtung strömt.

   4. Eine Filterkonstruiztion, die dadurch gekennzeichnet ist, daß keine Dichtringe mehr benötigt werden, um das Entweichen des Gases, das in das Filtriermaterial eindringt, zu verhindern, und zu der ein Behälter mit einer horizontal angeordneten Bodenwand und einer vertikal angeordneten äußeren Seitenwand gehört, wobei eine im großen und ganzen gleichförmig dichte Hasse aus körnigem Filtriermaterial auf der Bodenwand liegt und von der äußeren Seitenwand begrenzt wird, und die Masse eine obere Fläche hat, und die in die Hasse eingelagerte Vorrichtung für die Steuerung der Strömung einen Einlaß und Auslaß hat, damit das Gas durch das Filtriermaterial hindurchströmen und von diesem gefiltert werden kann, und eine Filtrierzone bildet, die aus allen normalen Wegen des Gasstroms durch die Ilasse £wischen dem Einlaß und Auslaß besteht, wobei die Filtrierzone zentral innerhalb der Masse des Filtriermaterials liegt und von einer dicken Schicht aus Filtriermaterial umgeben ist, wobei die dicke Schicht eine Dichtungszone aus Filtriermaterial darstellt und alle Teile der Schicht mindestens so dick sind wie irgendein Teil der Filtrierzone, durch die das Gas auf seinem V/eg vom Einlaß zum Auulaß hindurchströmt, wobei die Dichtungszone verhindert, daß ungefiltertes Gas vom Einlai.i zu den Wänden oder zu der oberen Oberfläche der Masse strömt.

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   5. Eine FiIterkonstruirtion, die dadurch gekennzeichnet ist, daß keine Dichtringe mehr benötigt werden, um den Durchlaß von ungefiltertem Gas zu verhindern, und zu der ein Behälter mit einer Einla^kaminer für das einströmende Gas und eine Auslaßseite gehört, wobei der Behälter eine horizontal angeordnete Bodenwand und eine vertikal angeordnete Seitenwand besitzt und eine im wesentlichen gleichförmig dichte Hasse aus .Körnigem Filtriermaterial'auf der Bodenwand liegt und durch die Seitenwand begrenzt wird, wobei Errichtungen für die Steuerung der Strömung in der Hasse eingelagert sind und eine Einlaß- und Auslaßzone haben und für ein direktes Hindurchströmen des Gases durch die Masse von der Einlaß- zur Auslaßseite sorgen und eine Filtrierzone in der Masse bilden, die aus allen normalen Durchflußwegen durch die Masse von der Einlaß- zur Auslaßzone besteht, wobei die Filtrierzone zentral in der Hasse aus Filtriermaterial liegt und von einer dicken Schicht aus iriltriermaterlal begrenzt ist, wobei-die dicke Schicht eine Dichtungszone aus Filtriermaterial darstellt und alle Teile der Schicht mindestens so dick sind wie irgendein Teil der Filtrierzone, durch die das Gas hindurchstrümt, das von der Einlaß- zur Auslaßzone strömt, v/o bei die Dichtungszone das Vorbeiströmen von ungefiltertem Gas von der Einlajj&one weg aus der Hasse heraus und von der Einlaßkammer bis zur Auslaßseite verhindert.

   6. Eine Filterkonstruktion, die dadurch·gekennzeichnet ist, daß Filtriermaterial als Ersatz für Dichtringe ve r//endet wird, um da.'j jjnfcwoionen von ungefiltertem G-.m;j zu verhindern, und zu der HUl jjen-.lter mit einer horizontal, angeordneten- liodenwand und einer vertikal ungeordneten Jeitenwand gehört;, und eine im wesentlichen

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   gleichmäßig dichte Kasse aus körnigem Filtriermaterial auf der Bodenwand liegt und von der Seitenwand begrenzt wird, und Vorrichtungen für die Steuerung der Strömung, die mindestens teilweise in der Masse eingebettet sind und eine Einlaßzone für zu filterndes sowie eine Auslaiazone für gefiltertes Gas bilden, und eine Filtrierzone, die aus allen normalen Durchflußwegen durch die i-xasse zwischen der Einlaß- und der Auslaßzone besteht, wobei sich die Filtriermasse über alle eventuellen Durchflußwege zwischen der Einlaß- und Auslaßzone erstreckt, durch die (las entweichen Kann, wobei die Filtrierinasse mindestens so dick sein muß wie in der Filtrierzone.

   7. Ein Filtrierverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dan . eine Vorrichtung zur Steuerung der Strömung mit Ein- und Auslaßzonen so in eine Filtriermaterialmasse eingebettet wird, daß eine Filtrierzone mit allen normalen Strömungswegen zwischen den Ein- und Auslaßzonen gebildet wird, und die Vorrichtung so in die hasse eingelagert wird, daß die Filtrierzone vollkommen von einer Dichtungszone aus Filtriermaterial umgeben ist, und die Filtrierzone so -gelegen ist, daß der Druckabfall in der Dichtungszone zwischen der Filtrierzone und irgendeinem Purist an uex- äußeren Begrenzung der Masse wesentlich größer ist als der maximale Druckabfall zwischen den Einlaß- und Auslaßaonen.

   ü. Ein Verfahren wie in Anspruch 7 beschrieben, das dfidurch gekennzeichnet ist, daß das Fiifcriermaterial in der Filtrierzone gerüttelt wird, damit sich die Teilchen ablagern und eine im wesentlichen gle Lchförmige DLeute in der I-iasae hervorbringen. BAD Qf)(QINAL

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   9. Ein Verfahren wie in Anspruch 8 beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß beständig Filtrierinaterial von einem Teil der Hasse entnommen wird und einem anderen Teil der Masse die gleiche Filtriermaterialmenge hinzugegeben wird.

   10. Ein Verfahren wie in Anspruch 7 beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß gebrauchtes Filtriermaterial in eine Vorrichtung hineingezogen wird, die verhindert, daß das gebrauchte katerial der Atmosphäre ausgesetzt wird.

   11. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 6 beschrieben, gekennzeichnet durch eine Schütteleinrichtung zum Schütteln der Teilchen des Filtriermaterials, damit diese sich einlagern können und eine gleichförmige Dichte bilden.

   12. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 1 beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß Rüttelvorrichtungen mit dem Behälter verbunden sind zum Schütteln des körnigen Materials, damit dieses eine im wesentlichen gleichförmige Dichte erhält.

   13· Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 12 beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rüttelvorrichtung mit dem Gasdurchlaß verbunden ist, um diesen zu rütteln.

   14. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 4 beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung zur Steuerung der Strömung eingelagerte durchlöcherte Wandteile in Zick-Zackform enthalt und die Filtrierzone die Zwischenräume zwischen den anliegenden Teilen der Wandstücke enthält.

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   15· Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 14 beschrieben, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandteile Siebe sind. . ■ "

   16. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 4 beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich in dem Behälter über der oberen Fläche ein Zwischenraum befindet und Vorrichtungen, die den Zwischenraum mit einer Druckquelle verbinden, so daß die obere Schicht des I'iltriermaterials als Druckpolster wirkt.

   17. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 4 beschrieben, die dadurcn gekennzeichnet ist, daß sich Offnungen im oberen und unteren Teil des Behälters befinden.

   18. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 5 beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Filtriermaterialmasse eine obere Oberfläche hat, die unterhalb der Oberseite des Behälters liegt und Durchlaßvorrichtungen hat, die die Einlaßkammer mit dem Zwischenraum in dem'Behälter über der oberen Fläche verbinden, so daß Einlaßdruck auf die obere Fläche der Masse wirkt.

   iy. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 5 beschrieben, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung zur Steuerung der Strömung horizontal in Abständen angebrachte in vertikaler Richtung verlaufende durchlöcherte Wandteile hat, die die Ein- und Auslaßzone bilden, und versetzt angeordnete Einlaß- und Auslaßwege, die mit der Einlaßkaniiner, b^w. der Auslaßseite in Verbindung stehen.

   20. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 19 beschrieben, gokeiin·¹

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   zeichnet dadurch, daß sich zwischen-den Wandteilen Streben befinden.

   21. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 20 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sich Ablenkvorrichtungen in der Masse befinden.

   22. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 21 beschrieben, gekennzeichnet dadurch, daß die Ablenkvorrichtung an den Enden der Wandteile Streben hat.

   23. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 22 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Behälter eine Schütteleinrichtung befindet.

   24. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 23 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutteleinrichtung mit einigen Streben verbunden ist, damit bestimmte Wandteile gerüttelt werden können.

   25. Eine Filterkonstruktion wie in Anspruch 5 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß keilförmige Teile in der Filtermasse eingebettet sind, damit das gesamte körnige Filtriermaterial fließen kann und sich keine Taschen bilden können, in denen das Filtriermaterial nicht fließt.

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