DE2411883A1

DE2411883A1 - Kohlefilter

Info

Publication number: DE2411883A1
Application number: DE2411883A
Authority: DE
Inventors: James F Fish
Original assignee: American Air Filter Co Inc
Current assignee: American Air Filter Co Inc
Priority date: 1973-03-14
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1974-09-19
Also published as: FR2221170A1; JPS49121277A; FR2221170B3; BR7401957D0; AU6503174A; CA1011661A; GB1423077A; CH578366A5; US3847574A; ES423777A1; SE407749B

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER 8ouo Mönchen 22

DR.-ING. H. KINKELDEY . Maximilians!«*««

Telefon 2971 00 ,'29i? 44/22 H 91 DR.-ING. W. STOGKMAIR. Ae. E. «auf ,.st o. tschn, Telegram**MonopodMünchen

IΙ Telex05-28380

PATENTANWÄLTE DR. K. SCML¹M^¹¹N - O'-Fl -!NGJ. (=>. .JAKOß

12. März 1974 F 7823

AMERICAN AIR PILTER CO., INC.

215 Central Avenue

Louisville, Kentucky 40201, USA

Kohlefilter

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kohlefilter zum Ausfiltefn von gasförmigen Verunreinigungen.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein zylindrisches Kohlefilter für die Behandlung von Gasen, mit einem lose geschütteten Bett aus granulierter Aktivkohle. Für industrielle Verwendungszwecke müssen derartige Filter in der Lage sein, mit relato/vx&oiieii* Geschwindigkeiten strömende

409838/08 A-9

Bankkonten: H. Aufhäuser, Mündig.. .,„^, _u<.uiaun:uui»_rniui-uiaii ιυ,.ωυ/ο · Poslstfiec!tIeontoM0ndien4S212

Gase zu behandeln. Wegen der dabei auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten kann es notwendig werden, mehrere Reinigungsanlagen oder Filter in Strömungsverbindung hintereinander anzuordnen, um damit eine für die Reinigung ausreichend lange Behandlungszeit zu erzielen. Die bei einer derartigen Gasreinigung angewendeten hohen Strömungsgeschwindigkeiten haben den Vorteil eines beträchtlich verbesserten Stoffaustausche, so daß sich insgesamt eine Verkürzung der benötigten Behandlungszeit ergibt. Die fallweise auftretenden Strömungsgeschwindigkeiten beeinflussen die Teilchengrößen des Filtermaterials! Diese Teilchengröße ihrerseits bestimmt schließlich die Anzahl der in Strömungsverbindung hintereinander anzuordnenden Filter. Bei bekannten FiIteranordnungen mit einem großflächigen Filterbett aus Teilchen der für hohe Strömungsgeschwindigkeiten von Gasen geeigneten Größen treten jedoch zwangsläufige Schwierigkeiten durch Verdichtung des Teilchenbetts und Abrieb der Teilchen auf. Außerdem sind bekannte Filteranordnungen dieser Art zumeist derart voluminös, daß sie unter beengten räumlichen Verhältnissen nicht verwendbar sind.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, eine einfache, wirtschaftliche, leicht zu installierende und zu wartende Filteranordnung ohne die vorstehend angeführten Mangel bekannter Ausführungen zu schaffen.

Die Erfindung schafft ein Filter mit einem zylindrischen Gehäuse und einem axial darin eingesetzten zylindrischen Filtereinsatz, welcher ein aus Kohleteilchen gebildetes Filterbett gleichmäßiger Dicke sowie Einrichtungen aufweist, welche den nachteiligen Auswirkungen des Absetzens und des Abriebs der Teilchen auf den Zustand des Betts begegnen. Insbesondere schafft die Erfindung eine Filteranordnung mit einem großflächigen Filterbett aus Kohleteilchen und einem damit strömungsverbundenen, druckbeaufschlagten Nachfüllbehälter zum Aufrechterhalten einer

409838/0849

vollständigen Füllung des Betts.

Gemäß der Erfindung ist ein Kohlefilter der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch ein durchströmbares Gehäuse mit in dessen Innenraum mündenden Einlaß- und Auslaßanschlüssen, durch einen im Gehäuse angeordneten Filtereinsatz mit wenigstens einer axial verlaufenden, durchströmbaren und mit dem Auslaßanschluß strömungsverbundenen Austrittskammer von geometrischer Form und wenigstens einer axial verlaufenden, durchströmbaren und mit dem Einlaßanschluß strömungsverbundenen Eintrittskammer von geometrischer Form, durch ein in dem Raum zwischen der Eintrittskammer und der Austrittskammer aus lose geschütteten Kohleteilchen gebildetes Filterbett von gleichmäßiger Durchströmungsdicke und durch wenigstens einen mit dem Kohlefilterbett in Strömungsverbindung stehenden,'mit schüttfähiger, teilchenförmiger Aktivkohle gefüllten, druckbeaufschlagten Nachfüllbehälter zum ständigen Aufrechterhalten der Füllung des Filterbetts.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Filtereinsatz jeweils mehrere axial verlaufende Eintritts- und Austrittskammern auf, welche wechselweise und in gleichmäßigen Abständen derart angeordnet sind, daß jeder Eintrittskammer vorzugsweise wenigstens zwei Austrittskammern und jeder Austrittskammer vorzugsweise wenigstens zwei'Eintrittskammern benachbart sind. Der wenigstens eine druckbeaufschlagte Nachfüllbehälter übt einen konstanten Druck auf das lose geschüttete Filterbett aus, um es ständig gefüllt zu halten. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich insbesondere für die Verwendung auf dem Gebiet der Kernphysik zum Entfernen radioaktiver Verunreinigungen aus Gasströmen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

409838/0849

Fig. 1 eine zur Darstellung von Einzelheiten des inneren Aufbaus teilweise aufgeschnittene Schrägansicht eines Kohlefilters,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines druckbeaufschlagten Nachfüllbehälters für das Filter nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematisierte Schrägansicht mehrerer in Strömungsverbindung hintereinander angeordneter Kohlefilter nach Fig. 1.

Das in Fig. 1 gezeigte Filter hat ein Gehäuse 10 mit einem Deckel 17» einem Boden 28 einem im Inneren des Gehäuses mündenden Einlaßanschluß 11 und einem ebenfalls mit dem Innenren des Gehäuses stromungsverbundenen Auslaßanschluß 12. Die Ein- und Auslaßanschlüsse 11 bzw. sind jeweils mit einem Flansch 13 bzw. 14 am Deckel des Gehäuses 10 befestigt. Die Flansche sind so ausgebildet, daß sie schnell und mühelos an den Rändern von Durchlässen 15 bzw. 16 im Deckel 17 befestigbar bzw. davon abnehmbar sind, so daß man den Deckel 17 zum Auswechseln eines im Gehäuse enthaltenen zylindrischen Filtereinsatzes 18 abnehmen oder gegebenenfalls das gesamte Gehäuse 10 gegen ein solches mit einem neuen oder regenerierten Filtereinsatz auswechseln kann.

Der zylindrische Filtereinsatz 18 hat in der Ober- und Unterseite 19 bzw. 21 jeweils in gegenseitigem Abstand über die betreffenden Flächen verlaufende Reigen von Durchlässen 22 mit sechseckiger Querschnittsform. Die Durchlässe 22 bilden die Ein- bzw. Ausmündungen von axial verlaufenden, durchströmbaren Eintritts- bzw. Austrittskammern 23 bzw. 24 von sechseckiger Querschnittsform, d.h. die Durchlässe 22 in der Oberseite bilden die- Einmündungen für jeweils eine Eintrittskammer 23 und die Durchlässe 22 in der Unterseite 21 bilden die Ausmündungen für jeweils eine Austrittskammer 24. Die Ein-

409838/0849

trittskammern 23 und Austrittskammern 24 sind in gleichmäßigen Abständen und einander abwechselnd angeordnet und derart an der Oberseite 19 bzw. der Unterseite 21 angeschweißt, geklebt oder sonstwie befestigt, daß die Eintritt skammern 23 jeweils einen Durchlaß 22 in der Oberseite 19 umgeben und an einem geschlossenen Teil der Unterseite 21 enden, während die Austrittskammern 24 jeweils einen Durchlaß 22 in der Unterseite 21 umgeben und an einem geschlossenen Teil der Oberseite 19 enden. Jeder Eintrittskammer 23 sind vorzugsweise wenigstens zwei Austrittskammern und geder Austrittskammer vorzugsweise wenigstens zwei Eintrittskammern benachbart. In dem Raum zwischen den Eintritts- und Austrittskammern ist ein lose geschüttetes Filterbett aus granulierter oder teilchenförmiger Aktivkohle gebildet.

Über die Oberseite 19 des Filtereinsatzes 18 steht ein ringförmiger Rand 26 hervor, welcher als einfache Verlängerung des zylindrischen Mantels des Filtereinsatzes ausgebildet sein kann. Der ringförmige Rand 26 ist mit seiner oberen Kante 27 abdichtend an der Unterseite des Deckels 17 befestigt, so daß er dessen Durchlaß 16 umgibt unL somit eine Verteilerkammer zwischen dem Deckel 17 und der Oberseite 19 des Einsatzes 18 begrenzt. Der Filtereinsatz 18 mit den Eintritts- und Austrittskammern 23 bzw. 24- kann aus verschiedenen für derartige Zwecke bekannten Werkstoffen gefertigt sein, beispielsweise aus dünnem Aluminiumblech, Stahlblech. Holz, Kunststoffen, Pappe oder anderen geeigneten Werkstoffen.

Wie man in Fig. 1 erkennt, erstreckt sich der zylindrische Filtereinsatz 18 in Axialrichtung nicht bis zum Boden 28 des Gehäuses 10, so daß also das gefilterte Gas von den Ausmündungen 22 der Austritt skammern 24· zum Auslaßanschluß 12 strömen kann. Bei der beschriebenen Befestigung des ringförmigen Randes 26 an der Unterseite

409838/0849

.4.

des Deckels 17 zur Bildung einer Einlaß-Verteilerkaminer dient also der Rest des Innenraums des Gehäuses 10 eine mit dem Auslaßanschluß 12 stromungsverbundene Auslaßsammelkammer.

Anstelle der in der Zeichnung dargestellten Anordnung von Eintritts- und Austrittskammern kann für einen von einem Gehäuse umschlossenen Filtereinsatz 18 mit zwangsmäßiger Fachfüllung des Filterbetts auch eine leiteranordnung gemäß US-PS 3 330 101, auf welche hier ausdrücklich bezug genommen wird, zur Anwendung kommen.

Als ein wesentliches Merkmal weist das in Fig. 1 dargestellte Kohlefilter wenigstens einen druckbeaufschlagten Kohle-Eachfüllbehälter 29 der in Fig. 2 gezeigten Art auf. Der Nachfüllbehälter 29 setzt sich aus einem zylindrischen Stutzen 31 und einem abnehmbar darauf geschraubten Deckel 33 zusammen. Der Stutzen 3Ί enthält eine Füllung 32 aus teilchenförmiger, schütt- oder fließfähiger Aktivkohle, auf welcher eine mit dem Stutzen konzentrische Deckscheibe 34- aufliegt. Eine mit dem Stutzen 31 konzentrische Feder 36 stützt sich am Deckel 33 ab und belastet die Deckscheibe 34-abwärts in Anlage an der Kohlefüllung 32 und übt somit einen konstanten Druck auf das zwischen den Eintrittsund Austrittskammern 23 bzw. 24 geschüttete Aktivkohle-Filterbett 20 aus. Der bzw. die Nachfüllbehälter 29 ragt bzw. ragen aus dem zylindrischen Gehäuse 10 hervor, so daß der bzw. die Deckel 33 von außen her zugänglich ist bzw. sind. Dadurch ist es möglich, den geweiligen Schraubdeckel 33» die Feder 36 und die Deckscheibe 34-abzunehmen, um in gewissen Zeitabständen teilchenförmige, schüttfähige Aktivkohle nachzufüllen. Somit ist dann gewährleistet, daß das Filter jederzeit einen ausreichenden Nachfüllvorrat von Filtermaterial hat. Dies ist insbesondere dann von Wichtigkeit, wenn aufgrund von im Betrieb auftretenden Schwingungen die Gefahr besteht,

409838/0 8 49

daß sich das Filtermaterial setzt und durch Abrieb kleinere Teilchen entstehen, was dann zur Hohlraumbildung im Filterbett führt. In der dargestellten Ausführungsform sind nur an einem Ende des Filtereinsatzes 18 solche druckbeaufschlagten Kohle-Nachfüllbehälter 29 vorgesehen. Unter, gewissen Umständen kann es jedoch vorteilhaft oder gar unerläßlich sein, solche Nachfüllbehälter an beiden Enden des Einsatzes vorzusehen, wobei dann in jedem Falle sämtliche Schraubdeckel 33 zugänglich sein müssen. Die druckbelasteten Kohle-Nachfüllbehälter 29 halten das Filterbett jederzeit unabhängig von dessen räumlicher Lage unter Druck. Dadurch e'ignet sich das beschriebene Kohlefilter zur Verwendung in Flugzeugen oder auf ähnlichem Gebiet, wobei dann die druckbelasteten Nachfüllbehälter 29 jederzeit eine dichte Packung des Filterbetts gewährleisten. Der zylindrische Filtereinsatz kann auch in einzelnen Abschnitten gefertigt sein, deren jeder einen .druckbelasteten Nachfüllbehälter hat, so daß eine dichte Packung des Filterbetts über die gesamte Länge gewährleistet ist.

Falls es die Umstände erfordern, kann ein Filter mit beträchtlich verringerten Abmessungen hergestellt werden, bei welchem der Deckel 17 den gleichen Durchmesser hat wie der ringförmige Rand 26. In diesem Falle hat der Filtereinsatz 18 an seinem unteren Ende einen zweiten, dem ersten Rand 26 entsprechenden hervorstehenden Rand, mit dem es abdichtend am Boden 28 befestigt ist. Der Durchmesser des Bodens ist dabei gleich dem des zweiten ringförmigen Randes. Der Auslaßanschluß 12 ist dann am Boden 28 angebracht, so daß sich also ein geradlinig durchströmbares Filter mit gegenüber der Ausführung nach Fig. erheblich verringertem Durchmesser ergibt.

Fig. 3 zeigt eine Anzahl von in Strömungsverbindung hintereinander angeordneten Gehäuses 10, deren jedes einen zylindrischen Filtereinsatz enthält. In einer solchen

A09838/08A9

2Α11883

Anordnung können verschiedene Ausführungen von Filtereinsätzen jeweils mit ganz bestimmten Punktionen verwendet werden. So enthält beispielsweise das erste Filter einen Einsatz mit einem Filterbett aus größeren Kohleteilchen und das zweite Filter einen solchen mit einem Filterbett aus kleineren Teilchen. Die Kohleteilchen in einem dritten Filter sind beispielsweise mit einer Jodlösung und die eines vierten Filters gegebenenfalls mit noch einer anderen Lösung behandelt.

409838/0849

Claims

Patentansprüche:

1. Kohlefilter zum Ausfiltern von gasförmigen Verunreinigungen, gekennzeichnet durch ein durchströmbares Gehäuse (10) mit in dessen Innenraum mündenden Einlaß- und Auslaßanschlüssen (11 bzw. 12), durch einen im Gehäuse angeordneten Filtereinsatz (18) mit wenigstens einer axial verlaufenden, durchströmbaren und mit dem Auslaßanschluß stromungsverbundenen Austrittskammer (24-) von geometrischer Form und wenigstens einer axial verlaufenden, durchströmbaren und mit dem Einlaßanschluß stromungsverbundenen Eintrittskammer (23) von geometrischer Form, durch ein in dem Raum zwischen der Eintrittskammer und der Austritt skaminer aus lose geschütteten Kohleteilchen gebildetes Filterbett von gleichmäßiger Durchströmungsdicke und durch wenigstens einen mit dem Kohlefilterbett in Strömungsverbindung stehenden, mit schüttfähiger, teilchenförmiger Aktivkohle gefüllten, druckbeaufschlagten Nachfüllbehälter (29) zum ständigen Aufrechterhalten der Füllung des Filterbetts.

2. Kohlefilter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne t, daß das Gehäuse (10) sowie der Filtereinsatz (18) zylindrisch sind und daß der Filtereinsatz eine Anzahl von axial verlaufenden Eintritts- und Austrittskammern (23 bzw. 24-) aufweist, welche miteinander abwechselnd und in gleichen gegenseitigen Abständen so angeordnet sind, daß jeder Eintrittskammer wenigstens zwei Austrittskammern und jeder Austrittskammer wenigstens zwei Eintrittskammern benachbart sind.

3. Kohlefilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder druckbeaufschlagte ITachfüllbehälter einen in Strömungsverbindung mit dem Filterbett des Filtereinsatzes (18) stehenden, mit schüttfähiger, teilchenförmiger Aktivkohle (32)

409838/0849

gefüllten, länglichen zylindrischen Stutzen (31)-einen abnehmbar auf dem Stutzen sitzenden Schraubdeckel (33)ι eine konzentrisch im Stutzen angeordnete und auf der Aktivkohle fül lung aufliegende Deckscheibe (34·) und ein sich am Schraubdeckel abstützendes, die Deckscheibe in Anlage an der Kohlefüllung belastendes, federndes Teil (36) zum Ausüben eines konstanten Drucks auf das Kohlefilterbett des Filtereinsatzes auf v/eist.

4-, Kohlefilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekenn zeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßanschlüsse (11 bzw. 12) an der gleichen Seite (17) des Gehäuses (10) angebracht sind, so daß zwei oder mehr Gehäuse in Reihe hintereinander verbindbar sind.

5· Kohlefilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Eintritts- und Austrittskammern (23 bzw. 24-) sechseckige Querschnittsform haben.

6. Kohlefilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der im zylindrischen Gehäuse (10) untergebrachte zylindrische Filtereinsatz (18) einen an einem Ende hervorstehenden ringförmigen Rand (26) hat, welcher zur Bildung einer mit dem Einlaßanschluß (11) und der bzw. jeder Eintrittskammer (23) des Filtereinsatzes (18) strömungsverbundenen Einlaß-Verteilerkammer um die Mündung (15) äes Einlaßanschlusses herum abdichtend an einer Endwand (17) des Gehäuses befestigt ist.

7. Kohlefilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbelasteten Hachfüllbehälter (29) von der mit dem ringförmigen Rand (26) versehenen Seite des Filtereinsatzes (18) durch die Verteilerkammer und die Endwand (17) des Gehäuses (10) hindurch hervorstehen, so daß sie von außerhalb des Gehäuses zugänglich sind.

409838/0849

Leers e ι te