DE2427081A1

DE2427081A1 - Filtrationszelle fuer fluide

Info

Publication number: DE2427081A1
Application number: DE19742427081
Authority: DE
Inventors: Andre Gourmandie
Original assignee: Air Industrie SA
Current assignee: Air Industrie SA
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1974-06-05
Publication date: 1975-01-09
Also published as: BE815974A; FR2232347A1; FR2232347B1; CH591271A5; GB1466713A; ES427015A1; JPS5048569A; IT1011919B

Description

Filtrationszelle für Fluide

Die Erfindung betrifft eine Zelle zur Filtrierung oder Behandlung von Fluiden insbesondere, aber nicht ausschließlich von Gasen, mittels fein zerteilter Stoffe, die im allgemeinen in Granulatfona vorliegen und die eine physikalische und/oder chemische Wirkung auf die Fluide ausüben.

Eine besonders wichtige Anwendung findet die Erfindung bei der Reinigung von Gasen, die gesundheitsschädliche Stoffe im Ban^i^stand enthalten. Eine solche Reinigung ist bekanntlich für Luft oder andere Gase vorgeschrieben, die

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beim Betrieb von Kernreaktoren verwendet werden und in die Atmosphäre abgeblasen werden sollen.

Nach einem bekannten Verfahren wird das zu reinigende Gas quer durch eine Schicht granulierten Materials geleitet, wobei das Material beispielsweise Aktivkohle sein kann, die in entsprechender Dicke vorliegt und mit einer durch Versuche bestimmten Geschwindigkeit durchströmt wird.

Zur Durchführung eines solchen Verfahrens sind zahlreiche Vorrichtungen denkbar. So ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Aktivkohle zwischen zwei konzentrischen zylindrischen Gittern angeordnet ist. Infolge der guten mechanischen Eigenschaften der zylinderförmigen Gitter erhält man auf diese Weise eine Vorrichtung, dessen Beladung beständig und leicht einzufüllen ist. Diese Vorrichtung ist jedoch bei kleinen Durchsätzen ungünstig, denn die gute Steifigkeit, welche die Beständigkeit der Beladung ergibt, kann nicht mit beliebig kleinen Krümmungsradien erhalten werden.

Gemäß anderen Ausführungsformen benutzt man zum Halten der Aktivkohle ebene Gitter, wobei diese jedoch eine ausreichende Stärke besitzen müssen, um die nötige Festigkeit zu erzielen und -daraus ein übermässiges Gewicht der Vorrichtung resultiert, ohne daß man darüberhinaus das Risiko einer Verformung der Gitter und damit eine eventuelle Lockerung des zwischen den Gittern befindlichen aktiven Materials völlig verhindern kann.

Zur Vermeidung des Risikos einer Verformung wurde bereits vorgeschlagen, Stützorgane zwischen den Filterelementen anzubringen, diese Organe machen jedoch die Herstellung und die Montage dieser Elemente in den Gehäusen schwierig und neutralisieren darüberhinaus einen bestimmten Bereich der Filteroberfläche .

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Es vmrde ebenfalls vorgeschlagen, den Abstand der ebenen Gitter dadurch aufrecht zu erhalten, daß Versteifungen im Inneren der Filterelemente in.der Filter- oder Reinigungsmasse angebracht werden. Dieser Vorschlag erleichtert zwar die Montage der Filterelemente, aber das Vorhandensein der Verstrebungen im Filtermaterial stellt einen Nachteil bei der Füllung und dem Verdichten des Materials dar, so daß schließlich unter der Wirkung von Stößen oder Vibrationen die Gefahr besteht, daß sich Lücken oder Kanäle entlang der Verstrebungen bilden, die der Wirksamkeit der Filtrierung oder Reinigung in der Zelle abträglich sind.

Um die Volumenänderung infolge einer Verformung der Gitter zu kompensieren und um eine Lockerung des Filter- oder Reinigungsmaterials zu verhindern, wird nach einem bekannten Verfahren das Material nach Einfüllung und Verdichtung mit Druck beaufschlagt. Bei bekannten Vorrichtungen kann man die Kohle nach der Verdichtung mittels eines federbelastenden, beweglichen Teiles zusammendrücken, jedoch ergibt die Anwesenheit eines solchen beweglichen Teils Abdichtungsprobleme nach der Verdichtung. Es wurde ebenfalls vorgeschlagen nach dem Verdichten durch die Einfüilöffnung eine Masse einzufüllen, die fähig ist, sich auszudehnen und eine Blase zu bilden, wodurch das Filtermaterial zusammengepreßt wird, jedoch ergibt die Einführung und die Zusammenpressung einer solchen Masse nach der Füllung und Verdichtung weitere Schwierigkeiten.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und die Herstellung und Montage der Filterelemente weitgehend zu erleichtern, sowie ihr Gewicht zu senken und Verformungen der Gitter zu vermeiden, die zu einer Lockerung des Filter- oder Behandlungsmaterials

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führen können.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filterzelle mit Elementen, die das Filter- oder Reinigungsmaterial enthalten, deren Seitenwände durchbrochen sind und die beispielsweise von perforierten Blechen gebildet werden. Die zwei durchbrochenen Seitenwände sind innerhalb des Elementes durch Verstrebungen verbunden. Die Elemente sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie paarweise einen V-förmigen Winkel im Gehäuse der Zelle bilden.

Die Zelle ist dadurch gekennzeichnet, daß die vollkommen dichte Verbindung zwischen den Einzelteilen durch Verkitten bzw. Vergießen mit einer Flüssigkeit oder Paste erfolgt, die schließlich fest aushärtet und so den Kitt formt. Der Kitt muß nachgiebig und elastisch sein und kann beispielsweise durch die Polymerisation bestimmter Kunststoffe hergestellt werden.

Das Verfahren bietet einerseits den Vorteil, den Zusammenbau der Zelle zu erleichtern und dichte Schweißungen von Metallteilen zu vermeiden, andererseits wird damit auf der Umfangsflache eines jeden Filter- oder Reinigungselementes eine elastische und verformbare Schicht gebildet, die dazu beiträgt, einen Druck auf das Filtermaterial auszuüben und die Bildung von Kanälen und Öffnungen entlang der Umfangsflache des Elementes zu verhindern.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist jede Verstrebung von einem elastischen Material umgeben, wodurch die Kompression des Filter- oder Reinigungsmaterials in der Nähe der Verstrebung ständig aufrecht erhalten wird. Weiterhin tragen die Verstrebungen eine oder mehrere Schikanen, welche aus der Umhüllung kragenartig hervorragen und im Inneren der

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Filter- oder Reinigungsmasse liegen. Mit diesen Einrichtlangen wird die Ausbildung von Kanälen oder Lücken entlang der Verstrebungen verhindert.

Gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung wird die Druckkraft, die nötig ist, um die Verdichtung des Filtermaterials nach Füllung und Verdichtung in den Elementen aufrecht zu erhalten, mittels einer elastischen und verformbaren Platte aufgebracht, die beispielsweise aus einem Kunstschaumstoff oder aufgeschäumten Kunstharz besteht und die in jedes Zellenelement vor der Füllung eingebracht ist. Jede Platte ist so vorkomprimiert, daß ihr Volumen vor der Füllung verkleinert ist und dieser Zustand auch während der gesamten Füllung und Verdichtung aufrecht erhalten wird. Erst nachdem die Einfüllung und Verdichtung des Materials beendet ist und die Füllöffnung verschlossen ist, wird das verkleinerte Volumen freigegeben. Im Falle einer Vergrößerung des Volumens eines Elementes, beispielsweise infolge Verformungen der Gitterwände, strebt die Platte danach, ihr ursprüngliches Volumen wieder einzunehmen, wodurch eine Vergrößerung des Elementvolumens kompensiert und eine Lockerung des Filtermaterials vermieden wird.

Außer den bereits erwähnten Vorteilen werden mit einer Filterzelle gemäß der Erfindung insbesondere folgende weitere Vorteile erreicht:

Anwendung benachbarter Filterzellen auf Aerosol, die normaler-, weise anfallenj

identische Zellenabmessungen innerhalb des gleichen Filters , was vom Gesichtspunkt der Standardisierung vorteilhaft ist; grosses Fasswigsveraögen an Filtermaterial wegen einer optimalen Volumenausnutzung und daher großer Durchsatz von Luft oder von zu reinigendem Fluid j

große Gebrauchssicherheit infolge selbsttätiger Nachstellung von eventuellen Lockerungen und Zwischenräumen zur Schließung

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von Lecks entlang der Oberfläche der Konstruktion wegen der Plastizität bzw. Elastizität des Kitts oder der Umhüllung der Verstrebungen;

Zusammenbau ohne Schweißen, was zu einem wirtschaftlicheren Gewicht und einer Montageerleichterung führt. Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aas der nachfolgenden Beschreibung eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung. In dieser Beschreibung wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, worin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Zellenaufbaus;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch die Elemente, die innerhalb des Zellengehäuses angeordnet sind;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, teilweise aufgebrochen, eines Paars von Elementen;

Fig. 4 die Detailansicht einer Verstrebung;

Fig. 5 eine Ansicht der Vorrichtung zur Komprimierung des Filtermaterials vor der Füllung;

Fig. 6 eine Ansicht der selben Vorrichtung nach der Füllung.

Wie besonders in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, besteht die Zelle, gemäß einer bekannten Konstruktion, aus Paaren von Filterelementen A, A', wobei die Elemente spitzwinkelig zu einander angeordnet sind. Die Abschlußkanten a und a¹ der so gebildeten V-förmigen Anordnung sind abwechselnd an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Fluids gelegen.

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Die Seitenwände 1 der Elemente A und A¹ werden von durchbrochenen Blechen oder Gittern gebildet, zwischen denen das Filter- oder Behandlungsmaterial angebracht ist.

Wie man besonders in Fig. 1 erkennt, besteht die äußere Struktur aus den Seiten 2, die mit Stegen 3 und einer Vernietung 4 auf der Rückseite verbunden sind, weiterhin aus einer vorderen Umrahmung 3a, die mit den Seiten ein verschweißtes Viereck bildet, so daß eine ebene Anschlußfläche gebildet wird.

Im Inneren dieser Konstruktion sind die Elemente so angeordnet, daß ihre Seitenwände 1 an beiden Enden, oben und unten, über trapezförmige Flansche 5-5a verbunden sind. Die Flansche 5, welche die Deckel bilden, sind mit Löchern 6 durchbohrt, die der Füllung mit dem Material dienen und nachträglich verschlossen werden. Die.Flansche 5a (Fig. 3) bilden die Böden der Elemente.

Der innere Aufbau der Zelle wird durch Ausgießen der an der beabsichtigten Stelle stehenden Teile mit einem Kunststoffmaterial erreicht, die eine Kittschicht 7 bildet. Als Material kommen beispielsweise je nach den Betriebsbedingungen der Zelle die folgenden in Frage:

einem in der Kälte durch Mischung polymerisierbarem Polyurethan

einem in der Wärme polymerisierbarem Polyvinylchlorid einer Siliconzusammenstellung, die mit Luft polymerisiert, etc.

Die Festigkeit der perforierten Bleche, welche die Seitenwände 1 bilden, wird durch das Vorhandensein von Verstrebungen

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erhöht, die eine Seitenwand mit der anderen verbinden.

Wie in Fig. 4 gezeigt wird, bestehen die Verstrebungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aus einem weiblichen Niet 8, der ein Sackloch 9 aufweist und aus einem männlichen Niet 10, der in das Loch eingefügt wird. Die Nieten sind von einem hohlen Mantel 11 aus einem elastomeren Material umgeben. In der Mitte des Mantels ist eine Tellerscheibe 12 zwischengeschaltet, die das Fluid zwingt, das Filter- oder Behandlungsmaterial zu durchqueren. Die Verstrebungen sind in ihrer Anzahl angemessen und an Stellen angebracht, die einem besonders hohen Risiko ausgesetzt sind, sich während der Verdichtung des Filtermaterials zu verformen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausfiährungsform der Erfindung zur Verhinderung der nachträglichen Lockerung des Filtermaterials. Die Vorrichtung besteht aus einer dicken Platte aus elastomeren Material, z.B. einem aufgeschäumten Harz oder einem Schaumkunststoff, auf welchem eine Platte 14 aus einem festen Material aufliegt, auf die Muttern 15 aufgeschraubt sind. Vor der Einfüllung des Filtermaterials in das Element wird ein Schraubenbolzen 16 mit einer freien Mutter in Mutter 15 eingesetzt. Man zieht darauf die Mutter 15 über eine Beilagscheibe 18 so an, daß die elastische Platte 13 komprimiert wird und sich entsprechend in ihrer Dicke verringert. Nach diesem Verfahren wird das Filtermaterial durch die Löcher 6 in das Element eingefüllt und das Material beispielsweise mit Hilfe eines Vibrationstisches verdichtet. Danach dichtet man die Löcher 6 ab und nimmt die Vorrichtung 16^f, 17*f 18 ab. Die elastische Platte 13, befreit von der Vorspannung unter der sie stand, versucht ihre ursprüngliche Dicke wieder anzunehmen und hält somit die Füllung des Filtermaterials

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unbeweglich fest. ·

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf zahlreiche Abwandlungen, insbesondere in der Ausbildung der Umhüllung und der Schikanen der Verstrebungen und in den Mitteln, die zur Vorkomprimierung der elastischen Platte und ihrer Entlastung angewandt werden. Die Erfindung ist in allgemeiner Form auf die Filtrierung oder die physikalische oder chemische Behandlung von Fluiden je nach dem Einsatzmaterial geeignet. Dieses Material kann beispielsweise von Aktivkohle, Zeolith, sodahaltigern Kalk etc. gebildet werden, oder von Teilchen oder Auskleidungselementen aus aktivem Material, z.B. für eine katalytische Wirkung gebildet werden.

Patentansprüche - 10 -

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Claims

Patentansprüche

(_1y Zelle zur Filtrierung oder Reinigung von Fluiden mit einzelnen Elementen, deran Seitenwände von durchbrochenen Platten gebildet sind, zwischen denen das Filter- oder Reinigungsmaterial in granulierter oder fein zerteilter Form dicht eingebracht ist und deren Abstand von Verstrebungen aufrecht erhalten wird, die im Inneren jedes Elementes innerhalb der Filter- oder Reinigungsmasse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente paarweise zusammengestellt sind und einen V-förmigen Winkel zwischen sich bilden, der mittels einer Kittschicht aus elastischem oder elastomeren Kunststoff aufrecht erhalten wird.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch" gekennzeichnet, daß die Verstrebungen, die im Inneren der Filtermasse angebracht sind, mit einem elastischen Kunststoff oder einem elastomeren Material umhüllt sind und Schikanen tragen, die von der Umhüllung in das Innere der Filter- oder Reinigungsmasse hineinragen.

3· Zelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Element im Inneren eine Platte trägt, die vor der Füllung mit dem Filtermaterial mechanisch vorkomprimiert ist und die nach der Füllung und Verdichtung des Materials freigegeben wird, so daß die Ausdehnung der elastomeren Platte etwaige Lockerungen oder Löcher im Filtermaterial kompensiert.

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