DE29714196U1

DE29714196U1 - Filterelement

Info

Publication number: DE29714196U1
Application number: DE29714196U
Authority: DE
Original assignee: DITTRICH SCHLUESSEL KG
Current assignee: Dittrich Klaus-Juergen De
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2007-08-12

Description

Unser Zeichen: D 1 273 WWR/TS/dw

Anmelder/Inhaber: E. DittHch KG

Amtsaktenzeichen: Neuanmeldung

Alicante

European Trademark Attorney
Dipl.-Ing. Jürgen Klinghardt

E. Dittrich KG "Schlüssel-Erzeugnisse"
Zum Panrepel 38/40, 28288 Bremen

Filterelement

Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem Träger, der mit partikelförmigem Adsorptionsmaterial versehen ist.

Adsorptionsfilter mit einem oder mehreren Filterelementen werden bekanntermaßen 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.

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.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Filterelement der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei hoher Filterleistung ein möglichst geringer Druckverlust des zu filternden Mediums verwirklicht wird.

Diese Aufgabe wird bei dem Filterelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger als flächiges Gitter ausgebildet ist, auf dessen Oberfläche zumindest abschnittsweise das Adsorptionsmaterial fixiert ist.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß als Träger für das partikelförmige Adsorptionsmaterial ein flächiges Gitter eingesetzt wird, auf welches die Partikel mittels geeigneter Fixiermittel haftend aufgebracht werden. Da die Gitterform - insbesondere das Verhältnis von lichter Fläche zur Gitter- bzw. Filterfläche - sowie Größe und Form der Partikel genau vorgebbar sind, lassen sich leistungsstarke Filterelemente bei gleichzeitig geringem Druckabfall definiert realisieren. Mittels dieser präzisen Parametervorgabe sind Filterleistung und Druckabfall in relativ engen Grenzen vorhersagbar. Damit kann bei einer vorgegebenen Filterleistung - mittels einer bestimmtem Menge an Adsorptionsmaterial ein möglichst geringer Druckverlust des durchströmenden 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 auf einen Träger aufbringen, der dann eine vorgegebene Maschenweite aufweisen muß.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Trägers weist eine einheitliche Maschenform mit vorgegebener Maschenweite auf, um eine über diese Fläche gleichmäßige Filterleistung zu erhalten. Eine ausreichend große, uniforme Maschenfläche verhindert bei geeigneter Auftragung des Adsorptionsmaterials ein Verstopfen der Maschen.

Vorzugsweise ist der Träger selbsttragend ausgelegt. Zum Einsetzen des Filterelements in ein Filtergehäuse sind dann keine besonderen Vorkehrungen, zur Versteifung des Filterelements notwendig. Hierzu bieten sich insbesondere Metalle

oder Kunststoffe an, die eine eigensteife Form und entsprechende Abmessungen aufweisen müssen.

Bei bestimmten Anwendungen ist es vorteilhaft, die Fläche des Trägers eben auszubilden. Mehrere dieser ebenen Gitter lassen sich hintereinander in vorgegebenem Abstand zu einem Filter zusammenfassen. Alternativ weist der Träger eine gekrümmte Fläche auf, die beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform zylinderförmig ausgebildet ist. Das zu filternde Medium gelangt beispielsweise durch die Zylinderstirnflächen in den Zylinderinnenraum und passiert beim Ausströmen die mit dem Adsorptionsmaterial belegte Mantelfläche. Ähnlich den hintereinander angeordneten, ebenen Trägern ist es in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft, mehrere Träger mit gekrümmten und u.U. auch geschlossenen Trägerflächen zu einem Filter zusammenzufassen. Beispielsweise lassen sich zylinderförmige Filterelemente mit kleinerem Durchmesser in solche mit größerem Durchmesser einbringen.

Um das strömende Medium in Richtung der Träger zu leiten, lassen sich im Innenraum des Zylinders in der Nähe des Trägers Leitkörper anordnen. Bei einem zylinderförmigen Träger ist beispielsweise ein konusförmiger Leitkörper im Zylinderinnenraum angeordnet, dessen Längsachse mit der Zylinderlängsachse zusammenfällt.

Zur Fixierung der Partikel des Adsorptionsmaterials auf dem Träger wird dieser beispielsweise miteinem Heißschmelzkleber beschichtet, und heiße Partikel werden auf diese Kleberschicht - beispielsweise durch Aufspühen - aufgebracht. Die heißen Partikel lassen den Heißschmelzkleber schmelzen und bleiben nach Abkühlung in diesem eingebettet.

Bei einer Alternative wird die Oberfläche des Trägers mit einem Flüssigkleber versehen, an dem das beispielsweise aufgesprühte Adsorptionsmaterial haften bleibt. Eine weitere, vorteilhafte Alternative sieht vor, daß das Adsorptionsmaterial mit einem Flüssigkleber behandelt und dieses anschließend auf der Oberfläche des Trägers fixiert wird.

Unabhängig von der Art der Fixierung kann das Adsorptionsmaterial je nach Anwendungsfall auf dem Träger entweder auf beiden Trägerseiten oder auch nur abschnittsweise, beispielsweise einseitig, aufgetragen sein.

Vorteilhafterweise sind verschiedene partikelförmige Adsorptionsmaterialien vermischt oder in mehreren Schichten am Träger fixiert. Hierdurch können Gase, die mit unterschiedlichen herauszufilternden Molekülen beladen sind, effizient gefiltert werden.

Als Adsorptionsmaterial sind bevorzugt Aktivkohle und/oder Molekularsiebe aus synthetischen Zeolythen vorgesehen, da diese große innere Oberflächen zur großflächigen Aufnahme der zu adsorbierenden Teilchen aufweisen. Sowohl die Aktivkohle als auch die Molekularsiebe sind mit weitgehend definierten Abmessungen bzw. Kapillardurchmessern herstellbar, so daß eine relativ präzise vorhersagbare Filterwirkung einstellbar ist.

Wird als Adsorptionsmaterial ein Molekularsieb verwendet, ist dieses bevorzugt hydrophobiert. Dies hat den Vorteil, daß sich das Molekularsieb bei Kontakt mit Wasser oder Wasserdampf - das beispielsweise vom Gas mitgeführt wird - nicht abbaut.

Eine vorteilhafte Filterwirkung läßt sich erzielen, wenn partikelförmige Molekularsiebe mit partikelförmiger Aktivkohle vermischt auf dem Träger fixiert sind. Alternativ sind partikelförmige Molekularsiebe und partikelförmige Aktivkohle in abwechselnden Schichten auf dem Träger fixiert.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vergrößerter Ausschnitt eines Filterelements; und

Fig. 2 vier hintereinander angeordnete, ebene Filterelemente.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Filterelement mit einem Träger 1 dargestellt, das als flächiges Gitter mit quadratischen Maschenöffnungen 3 ausgebildet ist. Alternativ sind andere regelmäßige - oder auch unregelmäßige - Gittermuster möglich. Der Träger 1 ist mit einem Flüssigkleber 4 beschichtet, auf dem partikelförmige Aktivkohle 2 fixiert ist. Die Partikel weisen unterschiedliche Korngrößen auf. Sie sind jedoch klein genug, daß sie die Maschenöffnungen nicht verstopfen können. Statt der dargestellten kugelähnlichen Form können die Partikel auch eine beispielsweise zylindrische Gestalt aufweisen, welche in vielen Fällen der Gasreinigung bevorzugt wird.

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Alternativ zu der alleinigen Trägerbelegung mit Aktivkohle 2 können partikelf örmige Molekularsiebe auf dem Träger 1 fixiert werden. Weitere Alternativen sehen eine Mischung bzw. eine schichtförmige Auftragung von partikelförmiger Aktivkohle und partikelförmigen Molekularsieben auf dem Träger 1 vor.

Die Maschenweite des Trägers 1 ist so gewählt, daß der Flüssigkleber 4 beim Beschichten des Trägers 1 die Maschenöffnungen 3 nicht zusetzt. Aufgrund der einheitlichen Ausbildung des Trägers 1 läßt sich der lichte Querschnitt des mit Kohlepartikeln behafteten Trägers 1 definiert realisieren. Dies ist erwünscht, um die konkurrierenden Ziele einer einerseits möglichst großen Filterfläche und andererseits eines möglichst geringen Druckverlustes des durchströmenden Mediums zu realisieren.

In Fig 2 sind vier erfindungsgemäße Filterelemente mit ebenen Trägern 1 in vorgegebenem Abstand hintereinander angeordnet. Das zu filternde Medium, dessen Strömungsrichtung mit einem Pfeil angedeutet ist, strömt nacheinander durch jedes der vier Filterelemente, wodurch eine noch weiter verbesserte Filterwirkung erzielt wird. Die Filterelemente sind beispielsweise in ein Filtergehäuse (nicht dargestellt) eingesetzt, um einen gewünschten Abstand der Filterelemente voneinander zu realisieren und diese nach außen hin abzuschirmen. Die Träger 1 der Fig. 2 sind als Fliegengitter (wie beim äußerst rechten Träger 1 schematisch angedeutet) ausgebildet, die beispielsweise jeweils mittels eines umlaufenden, nicht dargestellten Rahmens aufgespannt sind. Alternativ ist das Trägermaterial so gewählt, daß es eine hinreichend große Eigensteifigkeit aufweist und eine äußere Rahmenkonstruktion nicht erforderlich ist.

Claims

- 6- Ansprüche

1. Filterelement

mit einem Träger (1), der mit partikelf örmigem Adsorptionsmaterial (2) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) als flächiges Gitter ausgebildet ist, auf dessen Oberfläche zumindest abschnittsweise das Adsorptionsmaterial (2) fixiert ist.

2. Filterelement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Maschen (3) des Trägers (1) eine einheitliche Form mit einer vorgegebener Maschenweite aufweisen.

3. Filterelement nach einem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) selbsttragend ist.

4. Filterelement nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einem festem Material besteht.

5. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus Metall und/oder Kunststoff besteht.

6. Filterelement nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) von Fliegengitter gebildet ist.

7. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) eine ebene Form aufweist.

8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) eine gekrümmte Form aufweist.

9. Filterelement nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) zylinderförmig ausgebildet ist.

10. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Leitkörper, welcher das zu filternde Medium durch den Träger (1) leitet.

11. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (1) des Trägers zumindest abschnittsweise mit einem Heißschmelzkleber versehen ist, auf welcher das Adsorptionsmaterial (2) fixiert ist.

12. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Trägers (1) zumindest abschnittsweise mit einem Flüssigkleber (4) versehen ist, auf welcher das Adsorptionsmaterial (2) fixiert ist.

13. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß mit Flüssigkleber (4) behandeltes Adsorptionsmaterial (2) zumindest abschnittsweise auf der Oberfläche des Trägers (1) fixiert ist.

14. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daßverschiedene partikelförmige Adsorptionsmaterialien vermischt oder schichtenförmig am Träger (1) fixiert sind.

15. Filterelement nach einem der der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorptionsmaterial Aktivkohle (2) und/oder Molekularsiebe vorgesehen sind.

1 6. Filterelement nach Anspruch 1 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Molekularsiebe hydrophobiert sind.

17. Filterelement nach Anspruch 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet, daß partikelförmige Molekularsiebe mit partikelförmiger Aktivkohle (2) vermischt auf dem Träger (1) fixiert sind.

18. Filterelement nach einem Ansprüche 15 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, daß partikelförmige Aktivkohle (2) und partikelförmige Molekularsiebe in abwechselnden Schichten auf dem Träger (1) fixiert sind.

19. Filter mit mehreren Filterelementen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Träger (1) in Strömungsrichtung des zu filternden Mediums in vorgegebenen Abständen hintereinander angeordnet sind.