DE8407661U1

DE8407661U1 - Filtervorrichtung mit Adsorbermaterial in Granulatform

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Publication number: DE8407661U1
Application number: DE19848407661
Authority: DE
Original assignee: Helsa-Werke Helmut Sandler & Co Kg 8586 Gefrees De GmbH
Current assignee: Helsa-Werke Helmut Sandler & Co Kg 8586 Gefrees De GmbH
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1984-03-13
Publication date: 1987-11-12

Description

23597/8-70/pj

PATENTANWÄLTE Dr.rer.net DIETER LOUfS Dp.-Phys. CLALFS PDHLAU D!pl.-Ing. FRA.NJZ LOHRENTZ DipJ.-Phys.WOLFGANG SEGETH

KESSLERPLATZ 1 8500 NÜRNBERG 20 SORBEXX-Gesellschaft für Adsorptionstechnik und Verbundstoffe Bayreuther Straße 3-5 8586 Gefrees

Filtervorrichtung mit Adsorbermaterial in Granulation»

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einer zwischen einem Einströmteil und einem Ausströmteil angeordneten Filterkammer, in der ein Adsorbermaterial angeordnet ist, wobei das zu filternde Medium während des Betriebes der Filtervorrichtung vom Einströmteil zum Ausströmteil durch die Filterkammer strömt.

Zur Reinigung beispielsweise von verbrauchter Luft sind Filtervorrichtungen bekannt, bei denen mittels eines Elektromotors in der Filtervorrichtung eine Strömung vorzugsweise durch aus bildung eines ünterdruckes erzeugt, und dadurch die verbrauchte Luft durch eine Filterkammer hindurchgesaugt wird.Anstatt durch eine Saugwirkung ist es selbstverständlich auch möglich, die Strömung durch die Filterkammer durch eine Blas- einrichtung bu

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In der Filterkammer ist ein Adsorbermaterial angeordnet, das an einem Trägermaterial beispielsweise in Form einer Schaumstoff matte, eines Faservlieses o. dgl. gebunden ist. Durch diese Bindung des Adsorbermaterials auf dem Trägermaterial wird das Adsorbermaterial jedoch nur mit dem Teil seiner Oberfläche, die nicht mit dem Trägermaterial in Berührung steht, aktiv zur Filterung ausgenutzt, während der Teil des Adsorbermaterials, der auf dem Trägermaterial gebunden ist, zur Filterwirkung keinen Beitrag leisten kann und somit unwirksam bleibt.

Das relativ viel Platz beanspruchende Trägermaterial selbst leistet zur Adsorption überhaupt keinen Beitrag, vielmehr werden durch das Trägermaterial die baulichen Abmessungen einer derartigen Filtervorrichtung vergrößert, so daß mobile bzw. transportable Filtervorrichtungen nur schwer realisierbar sind. Außerdem erhöht das Trägermaterial den Strömungswiderstand des zu filternden , strömenden Mediums sehr wesentlich, so daß in den Ecken einer bekannten Filtervorrichtung keine Strömung stattfindet, während sich in ihrem zentralen Bereich eine Durchbruchzone ausbildet. Durch diese Erhöhung des Strömungswiderstandes wird der Durchsatz des zu filternden Mediums entscheidend verringert.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß das gesamte Adsorbermaterial mit seiner gesamten Oberfläche zur Filterung eines die Filtervorrichtung durchströmenden Mediums zur Verfügung steht, so daß sich eine wesentlich bessere Ausnutzung des Adsorbermaterials und damit eine wesentlich bessere Filterwirkung ergibt als bei bekannten Filter-

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vorrichtungen, und daß die Filtervorrichtung mit kleineren baulichen Abmessungen und einem geringeren Strömungswiderstand ausgebildet sein kann, so daß trotz kleinerer baulicher Abmessungen ein vergleichsweise großer Durchsatz des zu filternden Mediums möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Adsorbermaterial ein in der Filterkammer in loser Schüttung angeordnetes und infolge der Strömung des zu filternden Mediums sich frei bewegendes Granulat ist, das die Filterkammer im Ruhezustand nur teilweise füllt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Adsorbermaterial durch die lose Schüttung vollständig zur Filterung eines die Filtervorrichtung durchströmenden und zu filternden Mediums ausgenutzt wird, weil das Adsorbermaterial mit seiner gesamten Oberfläche mit dem zu filternden Medium in innige Berührung kommt, und daß dadurch die Einsatzdauer feiner erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wesentlich langer sein kann als bei bekannten Filtervorrichtungen, bei denen das Adsorbermaterial an einen Träger gebunden ist und somit nicht gänzlich, sondern nur mit seinem aktiven Oberflächenteil zur Filterung zur Verfügung steht. Dadurch, daß erfindungsgemäö das gesamte Adsorbermaterial zur Filterung eines Mediums zur Verfügung steht, ergibt sich auch der besondere Vorteil, daß eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung bei gleicher Filterleistung, d.h. bei gleichem Durchsatz wie eine bekannte Filtervorrichtung wesentlich kleiner sein kann, weil das Adsorbermaterial besser ausgenutzt wird. Mit der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wird es erstmals möglich, auch Räume

zu filtern, die wegen ihrer Kleinheit bislang nicht oder nur sehr umständlich gefiltert werden konnten, wie beispielsweise diß Fahrgastzelle von Kraftfahzeugen ode die Pilotenkanzel von Kleinflugzeugen. Die erfindungsgeroäße Filtervorrichtung eignet sich wegen ihres besonders kleinen Aufbaues in vorteilhafter Weise auch sehr gut für die Filterung der Abgase von Kraftfahrzeugen Sie: kann in vorteilhafter Weise als Patrone ausgebildet sein, die einfach gegen eine neue Patrone ausgetauscht vird , wenn das in ihr vorhandene Adsorbermaterial verbraucht, d.h. unwirksam geworden ist.

Die Filterkammer kann ein vertikales hülsenförmiges Gehäuse aufweisen, welches mindestens auf seiner oberen, dem Einströmteil zugewandten Stirnseite durch ein Sieb bedeckt ist. Durch dieses Sieb wird sicher vermieden, daß das Granulat aus der Filtervorrichtung verloren geht. Selbstverständlich muß auch auf der dem Einströmteil zugewandten Seite der Filterkammer eine Einrichtung vorgesehen sein, mit welcher das Granulat in der Filtervorrichtung gehalten wird. Diese Einrichtung kann beispielsweise ebenfalls ein Sieb mit einer entsprechenden Maschenweite sein, oder diese Einrichtung kann ein das Gehäuse umgebender Deckel mit e\nem Rand sein.

Das Sieb kann eben ausgebildet sein und die Stirnseite vollständig überspannen. Das Sieb kann vorzugsweise mindestens eine zur SVrömugnsrichtung des zu filternden Mediums geneigte SchrSgflache aufweisen, die in das Innere der Filterkammer hineinragt. Durch diese geneigte Schrägfläche, welche als Kegelfläche, als Zick-Zack-Fläche, oder dgl, ausgebildet sein.kann, wird der besondere vorteil erzielt, daS das vom strömenden Medium während des Betriebes der Filtervorrichtung mitgenommene Granulat an den zur Strömungs-

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richtung geneigten Flächen unter einem von der Strömungsriohtung abweichenden Winkel zurüekrefleJttiert wird, so daß ein gewies er Selbetreinigungeeffekt des Siebes erzielt wird. Durch diesen Selbetreinigungseffekt des Siebes kann in vorteilhafter Weise die Saugleistung des in der Filtervorrichtung installierten bzw. des mit der Filtervorrichtung kombinierten Sauggebläses reduziert werden.

Das Granulat kann in mindestens einem mindestens teilweise flexiblen porösen Behältnis gelagert sein, dessen Porengröße kleiner als die Korngröße des Granulates ist. Mit einem derartigen Behältnis ergibt sich die Möglichkeit , das Granulat nach seinem Gebrauch einfach aus der Filtervorrichtung zu entnehmen und durch ein neues, bzw. anderes Granulat ersetzen zu können. Je nach Anwendungefall ist es auch möglich, die Filtervorrichtung mit Adsorbermaterial unterschiedlicher Standzeit zu bestücken.

Das Behältnis kann dabei die Form eines allseitig geschlossenen Beutels aufweisen. Ein derartiger flexibler | poröser Beutel kann sich der Gehäuseform der Filter-* ] vorrichtung anpassen und sehr einfach ausgewechselt \ werden. Dabei kann die Formgebung des an sich quasi f formlosen flexiblen Beutels durch das Gehäuse der \ Filtervorrichtung bestimmt sein. *

Das Behältnis kann auf der Anströmseite eine verstärkung aufweisen. Diese Verstärkung kann ein Ring oder ein sehr grobes Stützgewebe sein, mit welchem das Behält- j nis in Form eines Beutels in eine in der Filtervorrichtungj vorgesehene Klemmeinrichtung auswechselbar eingeklemmt werden kann.

Das Granulat kann in mindestens zwei in Strömungsrichtung des zu filternden Mediums hintereinander angeordneten Adsorberzonen vorgesehen sein. Dabei kann das Granulat in den Adsorberzonen sowohl aus unterschiedlichen Materialien zum Filtern verschiedener Medien bestehen, als auch aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Korngrößen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Filtervorrichtung sehr einfach an die jeweiligen Verhältnisse angepaßt werden, in denen eine solche Filtervorrichtung zum Einsatz gelangt. Die Anwendung verschiedener Adsorbermaterialien in einer Zone oder in verschiedenen Zonen erlaubt es, mehrere unterschiedliche Aufgaben, die an eine Filtervorrichtung gestellt werden können, gleichzeitig zu erfüllen. Dabei kann ein Gemisch aus verschiedenen Adsorbermaterialien in einer Filterkammer oder in mehreren in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden Filterkammern eingesetzt werden.

Das Gehäuse kann im im Ruhezustand mit Granulat gefüllten Bereich eine QuerSchnittsVerengung aufweisen. Durch eine derartige Querschnittsverengung ergibt sich während des Betriebes der Filtervorrichtung eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des zu filternden Mediums und damit eine noch innigere Berührung zwischen dem zu filternden Medium und dem Granulat aus Adsorbermaterial und eine Verbesserung der Filterwirküflg.

Damit ist es in einfacher Weise möglich, verschiedene, für die Filtration der diversen Medien optimale Strömungsgeschwindigkeiten bzw. .ein optimales Strömungsgeschwindigkeitsspektrum fest einzustellen.

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im Gehäuse kann im Bereich zwischen dor Querschnittsverengung und dom Ausströmteil eine Öffnung vorhanden »ein, von der ausgehend eine Bypass- Rohrleitung in den Bereich des Gehäuses zwischen dem Einströmteil und der QuerschnittsVerengung führt. Diese Bypass-Rohrleitung dient dazu, einen Teil des Granulates das durch die Querschnittsverengung hindurchgeströmt ist/ bereits wieder während des Betriebes der Filtervorrichtung in den Bereich der Filterkammer unter der Querschnittsverengung zu leiten und auf diese Weise einen Kreislauf zu schließen, in welchem das Granulat zur weiteren Erhöhung der Filterwirkung zirkuliert. Die im Bereich zwischen der Querschnittsverengung und dem Ausströmteil angeordnete öffnung im Gehäuse ist in vorteilhafter Weise in der Schrägfläche der Querschnitts Verengung ausgebildet, weil bei einer derartigen Ausbildung ein größerer Teil des Granulates in die Bypass-Rohrleitung und somit in den Kreislauf zurückgelangt. In besonders vorteilhafter Weise kann zwischen der Querschnittsverengung und dem Ausströmteil eine Reflektoreinrichtung angeordnet sein, mit der ein Teil des während des Betriebes der Filtervorrichtung durch die Querscftnittsverengung strömenden Granulates von der Reflektoreinrichtung zur öffnung der Bypass~Rohrleitung gelenkt wird. Ein derartiger Reflektor richtet einen noch größeren Anteil des Granulates zur öffnung der Bypass-Rohrleitung aus, so daß noch mehr Granulat in den Kreislauf zurückgelangt, und der Filterwirfcungsgrad der Filtervorrichtung weiter verbessert wird.

Mittels einer Saugrohrleitung und einer Druckrohrleitung kann zur Filterkammer eine Fördereinrichtung parallel angeordnet sein, wobei mindestens die in Förderrichtung der Fördereinrichtung vorgeschaltete Saugrohrleitung

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in den Bereich der Filterkammer einmündet, der im Ruhezustand der Filtervorrichtung mit Granulat gefüllt ist. Mit einer solchen Fördereinrichtung ist es in vorteilhafter Weise ebenfalls möglich, den Kreislauf des Granulates in der Filtervorrichtung zu beschleunigen und den Wirkungsgrad der Filtervorrichtung zu verbessern.

Die Fördereinrichtung kann mit getrennten saug- und Druckrohrleitungen ausgebildet sein; es ist jedoch auch möglich, die Fördereinrichtung in die Bypass* Rohrleitung einzuschalten. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Fördereinrichtung mit einer Heizung und mit einer Absaugeinrichtung zu versehen. Auf diese Weise kann das in der Filterkammer in einem Kreislauf umlaufende Adsorbermaterial während des Betriebes der

I Filtervorrichtung durch die Fördereinrichtung trans-

I portiert und in der Fördereinrichtung erhitzt werden,

I bis sich das an der Oberfläche des Granulates aus Ad-

I sorbermaterial adsorbierte Medium vom Adsorbermaterial

I trennt und das abgetrennte Medium durch die Absaug-

I einrichtung abgesaugt wird. Dadurch wird das Adsorber-

I material in vorteilhafter Weise regeneriert und im

I regenerierten Zustand in die Filterkammer zurückge-

I führt, wodurch die Einsatzdauer und der Filterwirkungs-

v grad der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wesentlich

f· verbessert wird.

• Das Granulat aus Adsorbermaterial, beispielsweise aus

.j Aktivkohle, kann jede mögliche Korngestalt aufweisen.

^r Ein Adsorbermaterial mit einem Granulat aus kugelför-

; migen Teilchen hat jedoch den besonderen Vorteil, daß

« die Abriebfestigkeit des Granulates und somit die

Standzeit des Adsorbermaterials und damit die Standzeit

- 9 der Filtervorrichtung am größten ist.

Ein Granulat in Kugelform hat außerdem den besonderen Vorteil, daß es einen sehr kleinen Strömungswiderstand aufweist. Durch die Auswahl der entsprechenden Korngestalt und /oder der entsprechenden Korngröße des Granulates ist es somit möglich, den Strömungswiderstand des zu filternden Mediums durch die erfindungsgemäße Filtervorrichtung hindurch und damit die Filterwirkung der Filtervorrichtung einzustellen, bzw. zu steuern.

Die Auswahl von Granulat mit abgestuften Korngrößen bewirkt in vorteilhafter Weise, daß das Granulat bei kon- \ stanter Strömungsgeschwindigkeit des zu filternden Me- | diums während des Betriebes der Filtervorrichtung verschieden hoch gehoben wird, wodurch sich Adsorberzonen ausbilden, bzw. verbreitern.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann die Filterkammer eine Grundfläche, eine mit dem Einströmteil und mit dem Ausströmteil versehene Deckfläche und eine die Grundfläche und die Deckfläche abdichtende Mantelfläche aufweisen, wobei von der Grundfläche und von der Deckfläche Lippen wegstehen, die voneinander beabstandet ineinandergreifen. Das Granulat ist bei dieser Ausführungsform der Filtervorrichtung im Ruhezustand auf der Grundfläche so hoch aufgeschüttet, daß die von der Deckfläche zur Grundfläche gerichteten Rippen in das Granulat eintauchen und die von der Grundfläche zur Deckfläche gerichteten Rippen unter Ausbildung eines mäanderförmigen Strömungsweges aus dem Granulat herausragen. Diese Auebildung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung hat den Vorteil, daß der Strömungsweg, den dae zu filternde Medium durch die Filtervorrichtung

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nehmen muß, sehr lang ist. Durch diesen langen Strömungsweg ist die Kontaktzeit zwischen dem zu filternden Medium und dem Granulat aus Adsorbermaterial sehr lang, wodurch eine sehr gute Filterwirkung erzielt wird. Zur Erzielung definierten Strömungsverhältnisse in einer Filtervorrichtung der zuletzt genannten Art können die Rippen zur zwischen den Einströmteil und dem Ausströmteil gegebenen Strömungsrichtung des zu filternden Mediums senkrecht und zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden der Mantelfläche angeordnet sein.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung weist ein hülsenförmigesGehäuse auf, das von einer Außenhülle umgeben ist, an welcher das Einströmteil angeordnet ist, und bei der unter der unteren Stirnseite des Gehäuses ein gegenüber der Außenhülle abgedichtetes Bodenteil angeordnet ist, welches von der unten Stirnkante des Gehäuses einen Abstand in Form eines umlaufenden Spaltes aufweist. Bei einer derartigen Filtervorrichtung kann auf der Seite des Einströmteiles auf ein Sieb verzichtet werden, so daß der Strömungswiderstand durch die Filtereinrichtung hindurch klein ist. Infolge eines derartigen kleinen Strömungswiderstandes kann in vorteilhafter Weise das die Strömung durch die Filtervorrichtung erzeugende Gebläse, das ein Sauggebläse oder ein Druckgebläse sein kann, klein dimensioniefct werden, bzw. benötigt das Gebläse nur einen relativ kleinen Platz.

Das Bodenteil kann zur Einstellung des Spaltes gegenüber der unteren Stirnseite des Gehäuses höhenverstellbar ausgebildet sein. Durch eine solche Einstellung des Spaltes zwischen dem hülsenförmigen Gehäuse und dem

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Bodenteil kann die Menge des zu filternden Mediums durch die Filtervorrichtung hindurch und die Turbulenz der Strömung des zu filternden Mediums und damit die Verwirbelung des Granulates in der Filterkammer in einfacher Weise eingestellt werden. Das Bodenteil kann mit einem sich verjüngenden,in das Innere des hülsenföronigen Gehäuses weisenden Ansatz versehen sein, dessen Grundfläche an die Querschnittsfläche des Gehäuses angepaßt ist. Dieser Ansatz dient dazu, die Strömung des zu filternden Mediums beim Eintritt in die Filterkammer gleich in Richtur der Filterkammer zu lenken und auf diese Weise für eine sehr gute Verwirbelung des Granulates in der Filterkammer zu sorgsn.

Das Bodenteil kann einen den Ansatz umgebenden Ringansatz aufweisen, der von der Außenhülle zur Grundfläche des Ansatzes hin konisch kleiner wird, so daß sich zwischen dem Ringansatz und dem zentralen Ansatz eine V-förmige umlaufende· Rille ergibt, in welche das hülsenförmige Gehäuse mit seiner unteren Stirnkante hineinragt. Die V-förmige Rille hat den Vorteil, daß das durch das Ansaugteil angesau gte und zu filternde Medium genau durch den umlaufenden Spalt in die Filterkammer eingesaugt wird und dabei den kleinen Rest Granulat, der während des Stillstandes der Filtervorrichtung durch den Spalt austreten kann, wieder in die Filterkammer hineinzubefordern, so daß kein Granulat verlorengeht.

Das Granulat ist im Ruhezustand der Filtervorrichtung vorzugsweise bis zu einer den zentralen Ansatz überdeckenden Höhe eingefüllt. Durch eine derartige Füllung der Filterkammer wird das zu filternde Medium bereits während der Startphase der Filtervorrichtung sehr innig mit dem Granulat vermischt/ so daß sofort nach dem Start eine sehr gute Filterwirkung erzielt wird.

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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeich^- nung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine stationäre Filtervorrichtung, die zwischen einem Ansaugteil und einem Absaugteil angeordnet ist.

Fig. 2 einen Schnitt durch eine ortsveränderliche Filtervorrichtung mit einem verengten Strömungsiiuerschnitt.

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Filtervorrichtung mit einem mäanderförmigen Strömungsweg,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Filtervorrichtung mit einem verengten Querschnitt und einer Bypass-Rohrleitung,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Filtervorrichtung mit einer zur Filterkammer parallel geschalteten Förderschneckeneinrichtung,

Fig. 6 einen Schnittt durch eine Filtervorrichtung mit einem veränderbaren Querschnitt des Strömungsweges zwischen dem Ansaug- und Absaugteil,

Fig. 7 einen Schnitt durch eine Filtervorrichtung mit einem in einem Beutel gelagerten Granulat in der Ruhestellung ohne Strömung eines zu filternden Mediums, und

Fig. 8 einen schnitt durch sine Filtervorrichtung gem. Fig. 7 in der Betriebsatr.llung während einer

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Strömung des zu filternden Mediums.

Die Flg. 1 zeigt eine Filtervorrichtung mit einer zwischen einem Ansaugteil 2 und einem Absaugteil 4 angeordneten Filterkammer 6, in der ein Adeorbermeterial in Form eines losen Granulates 8 angeordnet ist. Das zu filternde Medium strömt während des Betriebes der Filtervorrichtung in Pfeilriohtung vom Ansaugteil 2 durc* die Filterkamnter 6 zum Absaugteil 4. Die Filterkammer 6 ist auf ihren beiden gegenüberliegenden Stirnseiten mit je einem Sieb 10 und 12 überspannt, das eine Maschenweite aufweist, die kleiner ist als die Korngröße des Granulates 8* Das Granulat 8 ist in der Filterkmmer 6 in loser Sehüfctung angeordnet und es hat vorzugsweise eine Kugelgestalt, weil ein kugelförmiges Granulat 8 eine sehr hohe Abriebfestigkeit und einen sehr kleinen Strömungswiderstand aufweist. Das Granulat 8 füllt die Filterkammer 6 im Ruhezustand, wie in dieser Figur dargestellt worden ist nur teilweise und es wird erst dureh Inbetriebnahme der Filtervorrichtung, d.h. wenn ein zu filterndes Medium in Pfeilrichtung durch die Filtereinrichtung hindruehströmt, aufgewirbelt, so daß ös den gesamten Raun» der Filterkammer 6 ausfüllt und in f

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der Filterkammer 6 herumwirbelfc. Durch diese Verwirbelung des Granulates &thgr; wird zwischen dem Granulat 8 und dem zu filternden Medium eine äußerst großflächige Berührung geschaffen, so daß die auszufilternden Partikel vom Granulut 8 sehr wirksam adsorbiert worden und sich ein sehr hoher Filterwirkungegrad ergibt. Die Filterkammer 6 weist die Form eines hülsenförmigen Gehäuses 14 beliebigen Querschnitt« auf, wobei die Siebe 10 und 12 die Stirnseiten des Gehäuses 14 vollständig Überspannen.

Die Fig. 2 zeigt eine ortavuriindorbare Filtervorrichtung, bei der das Gehäuse 14 in Form einer vertikalen Hülse auf der Unterseite mit einem Sieb 12 und auf der Oberseite mit einem Sieb 10 Uberspannnt ist. Die Siebe und 12 weisen eine Maschenweite auf, die kleiner ist als die Korngröße des Granulates 8. Dei dieser Ausführungsform der Filtervorrichtung ist das Sieb 12 ebenflächig ausgebildet, während das Sieb 10 zwischen der Filterkammer 6 und dem Absaugteil 4 kegelförmig in das Innere der Filterkammer 6 hineinragt. Das Gehäuse 14 der Filterkammer 6 weist im im Ruhezustand mit Granulat 8 gefüllten Bereich eine Querschnittsverenung auf. Unter dem Sieb 12 befindet sich ein Ansaugteil 2 und über dem Sieb 10 befindet sich ein Absaugteil 4, das ein Sauggebläse 18 und einen Elektromotor 20 enthält. Ein Gitter 22 schließt die Filtervorrichtung nach oben hin derart ab, daß es nicht möglich ist, in das Sauggebläse 18 hineinzugreifen. Die Querschrtittsverengttng 16 hat den Vorteil, daß die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich erhöht ist, wodurch die Verwirbelung des Granulates 8 und damit die Adsorptionswirkung erhöht wird.

Die Fig. 3 zeigt eine Filtervorrichtung, bei der die Filterkammer 6 eine Grundfläche 24, eine mit einem An-

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saugteil 2 und mit einem Absaugfeeil 4 versehene Deckfläche 26 und eine die Grundfläche 24 und die Deckfläche 26 abdichtende Mantelflüche 28 aufweist, wobei von der Grundfläche 24 und von der Deckfläche 26 Rippen 30 und 32 wegstehen, die voneinander beabstandet ineinander greifen. Das Granulat 8 ist auf der Grundfläche 24 der Filterkammer 6 so hoch aufgeschüttet« daß die von der Deckfläche 26 zur Grundfläche 24 gerichteten Rippen 30 in das Granulat 8 ein' tauchen, während die von der Grundfläche 24 zur Deckfläche 26 gerichteten Rippen 32 unter Auebildung eines mäanderförmigen Strömungsweges aus dem Granulat 8 heraueragen. Diese AusfUhrungsform einer Filtervorrichtung hat den Vorteil, daß der Strömungsweg auch bei einer kleinen Bauform der Filtervorrichtung relativ lang ist, eo daß das zu filternde Medium sehr lange mit dem Adsorptionsmaterial in Form eines lose geschütteten Granulates 8 in Berührung bleibt, wodurch eine sehr gute Filterwirkung erzielt wird. Mindestens die zum Absaugteil 4 gehörende Öffnung ist mit einem Sieb 10 kegelförmig überspannt, so daß das Granulat 8 die Filtervorrichtung nicht verlassen kann. Die Rippen 30 und 32 sind zur zwischen dem Ansaugteil 2 und dem Absabgteil 4 gegebenen Strömungsrichtung des filternden Mediums senkrecht und zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden der Mantelfläche 28 befestigt.

Die Fig. 4 zeigt eine Filtervorrichtung, bei weicher das Gehäuse 14 eine Querschnittsverengung 16 und im Bereich zwischen der Querschnittsfläche 16 und dem Absaugteil 4 eine Öffnung 34 aufweist. Von dieser Öffnung 34 geht eine Bypass-Rohrleitung 36 aus, die in den Bereich des Gehäuses 14 zwischen dem Ansaugteil 2 und der Ouerschnittsverengung 16 zurückführt. Diese Bypass-Rohrleitung 36 hat den Vorteil, daß ein Teil des Granulates 8,

das im Ruhezustand der Filtervorrichtung die Öffnung 34 überdeckt/ während des Betriebes der Filtervorrichtung nicht durch die Querschnittsverengung 16, sondern einfacher durch die Bypass-Rohrleitung 36 zurückfließt, so daß ein Kreislauf geschlossen ist, in welchem das Granulat 8 umgewälzt und mit dem 2u filternden Medium in innige Berührung gebracht wird. In der Filterkammer 6 ist zwischen der Querschnittsverengung 16 und dem Absaugteil 4 eine Reflektoreinrichtung 38 derart angeordnet, daß ein großer Teil des durch die tfuerschnitteVerengung \q strömenden Granulates 8 an der Reflektoreinrichtung 38 reflektiert und zur öffnung 34 gelenkt wird. Auf diese Weise wird ein noch größerer Teil des in der Filterkammer 6 verwirbelten Granulates 8 in die Bypas£»-Rohrleitung 36 und damit in den Kreislauf eingegeben, so daß der Filterwirkungsgrad weiter erhöht

§ wird.

Das Sieb 10 und das Sieb 12 weisen eine Maschenweite f auf, die kleiner ist als die Korngröße des Granulates 8,

so daß im Betrieb der Filtervorrichtung kein Granulat

% verloren gehen kann. Das Sieb ragt kegelförmig in das

&psgr; Innere der Filterkammer 6 hinein. Diese kegelförmige

Ausbildung des Siebes 10 hat den Vorteil, daß in Pfeil-

; richtung nach oben strömendes Granulat 8 nicht senkrecht

auf das Sieb 10 auftrifft, sondern daß das Granulat unter einem kleineren als einem rechten Winkel auf das Sieb 10 auftrifft und somit leichter vom Sieb 10 reflektiert wird, als wenn es senkrecht auftreffen würde« Auf diese Weise ergibt sich eine gewisse Selbstreinigung des Siebes 10 und eine längere Standzeit der Filtervorrichtung und eine höherer Filterwirkungsgrad.

Die Fig. 5 zeigt eine Filtervorrichtung, bei welcher zur Filterkammer 6 eine Förderschneckeneinrichtung

parallel geschaltet ist. Diese Parallelschaltung erfolgt durch eine Saugrohrleitung 42 und durch eine Druckrohrleitung 44, mit welchen die Förderschneckeneinrichtung 40 mit der Filterkammer 6 ver*- bunden ist. Die der Fördersehneckcneinrichtung 40 vorgeschaltete Saugrohrleitung 42 mündet in den Bereich der Filterkammer 6 ein, der im Ruhezustand der Filtervorrichtung mit Granulat 8 gefüllt ist. Die Druckrohrleitung 44 kann in einem Bereich der Filterkammer 6 einmünden, der im Ruhezustand der Filtervorrichtung nicht mit Granulat 8 gefüllt ist. Die Filterkammer 6 kann ein vertikales hülsenförmiges Gehäuse 14 aufweisen, das auf der Oberseite mit einem Sieb 10 und das auf der Unterseite mit einem Sieb 12 überspannt ist. Die Filterkammer kann auch eine andere der oben beschriebenen Formen aufweisen. Die Förderschneckeneinrichtung 40 weist eine Heizung 46 und eine Absaugeinrichtung 48 auf. Mit einer derartigen Filtervorrichtung wird der besondere Vorteil erzielt, daß das Granulat 8 während des Betriebes der Filtervorrichtung oder auch während des Stillstandes der Filtervorrichtung durch die Fördorschneckeneinrichtung 40 hindurchbefördert und in der Förderschneckeneinrichtung 40 so weit erhitzt werden kann, daß das an den Partikels des Granulates angelagerte gefilterte Medium von den Partikeln des Granulates getrennt wird. Die Absaugeinrichtung 48 sorgt dafür, daß das von den Partikeln des Granulates getrennte gefilterte Medium abgesaugt wird und das Granulat 8 regeneriert wieder der Filterkammer 6 zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann der Filterwirkungsgrad der Filtervorrichtung wesentlich verbessert werden.

Fig. 6 zeigt eine Filtervorrichtung bei der das abgestufte hUlsenförmige Gehäuse 14', 14" von einer Außenhülle SO

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umgeben ist» In die Außenhülle 50 mündet tangential ein Rohrstutzen 52_r der mit einem Ansaugteil verbindbar ist- Unter der unteren Stirnkante 54 des Gehäuses 14" ist ein gegenüber der Außenhülle 54 abgedichtetes Bodenteil 56 angeordnet, das von der unteren Stirnseite 54 des Gehäuses 14"einen Abstand in Form eines umlaufenden Spaltes 5 9 aufweist, durch welchen im Be-trieb der Filtervorrichtung das zu filternde Medium vom Ansaugteil in die Filterkammer 6 hineinströmt. Das Bodenteil 56 ist mittels einer durch ein Grundteil 58 hindurchragenden und am üodenteil 56 eingreifenden Schraube 60 relativ gegen die untere Stirnkante 54 des Gehäuses 14"in der Höhe verstellbar, wodurch der umlaufende Spalt 59 in seiner Breite verändert werden kann. Das Bodenteil 56 ist mit einem sich kegelförmig verjüngenden und in das Innere dor Filterkammer 6 weisenden Ansatz 62 versehen, dessen Grundfläche an die Querschnittsfläche der Stirnseite 54 des Gehäuses 14"angepaßt ist. Das Bodenteil 56 weist außerdem einen den Ansatz 62 koaxial umgebenden Ringansatz 64 auf, der von der Außenhülle 50 zur Grundfläche des Ansatzes 62 hin konisch kleiner wird, so daß sich zwischen dem Ringansatz 64 und dem kegelförmigen Ansatz 62 eine V-förmige umlaufende Rille 66 ergibt, in welche das hülsenförmige Gehäuse 14"mit seiner unteren Stirnseite 54 hineinragt. Das Granulat 8 ist bis zu einer derartigen Höhe in die Filterkammer &dgr; eingefüllt, daß es den kegelförmigen Ansatz 62 im Ruhezustand der Filtervorrichtung überdeckt. Die Filterkammer 6 ist zum Absaugteil hin mit einem kegelförmig in das Innere der Filterkammer 6 ragenden Siebträger versehen, der ein Sieb 10 aufnimmt, das eine Maschenweite aufweist _t die kleiner ist als die Korngröße des Granulates 8. Bei dieser Ausführungsforiti einer Filtervorrichtung ist es ausreichend, wenn die Filterkammer 6 auf der zum Absaugteil 4 hin gerichteten Seite ein Sieb 10 aufweist.

Auf der zum Ansaugfceil gerichteten Seite braucht diese Filtervorrichtung kein Sieb zu enthalten, so daß ein Sieb eingespart werden kann. Ein weiterer Vortsil dieser Ausführungsform einer Filtervorrichtung besteht darin, daß es möglich ist, den Strömungswiderstand des zu filternden Mediums durch die Filterkammer 6 hindurch und damit die Verweilzeit des zu filternden Mediums und die Turbulenz der Verwirbelung des Granulates aus Adsorbermaterial einstellen zu können.

Dabei kann das Granulat eine konstante Korngröße aufweisen., oder in einem breiten Korngrößenspektrum vorliegen. Wenn das Granulat in einem breiten Korngrößenspektrum vorliegt, werden bei einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit des zu filternden Mediums kleinere, d.h. leichtere Granulatteilchen höher angehoben als größere, schwerere Granulatteilchen. Auf diese Weise können sich in der Filterkammer verschiedene Filterzonen ausbilden, wenn die Korngrößen des Granulates abgestuft sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, in einer Filterkammer nicht nur ein Adsorbermaterial, sondern mehrere verschiedene Adsorbermaterialien zu verwenden, um in einer Filterkammer verschiedene Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen, z.B. ein Gemisch verschiedener zu filternder Medien optimal zu filtern.

Desgleichen ist es aurh möglich, verschiedene Adsorbermaterialien in nacheinander angeordneten Filterkammern vorzusehen, um verschiedene zu filternde Medien optimal auszufiltern.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Filtervorrichtung mit einer zwischen einem Einströmteil 2 und einem Aueströmteil 4 vorgesehenen Filterkammer 6, in der ein Adsorbermate-

rial angeordnet ist. Während des in Fig. 8 dargestellten Betriebes der Filtervorrichtung strömt das zu filternde Medium in Richtung der Pfeile vom Einströmteil 2 kommend durch die Filterkammer 6 hindurch und aus dem Ausströmteil 4 hinaus- Dabei ist das Adoorbermaterial ein in der Filterkammer 6 in loser Schüttung angeordnetes und infolge der Strömung des zu filternden Mediums sich quasi frei bewegendes Granulat 8, das die Filterkaimner 6 im Ruhezustand, in dem eine Strömung des zu filternden Mediums nicht stattfindet, nur teilweise füllt, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist.

Das Granulat 8 ist in einem flexiblen porösen Behältnis 70, z.B. in einem Beutel gelagert, dessen Porengröße kleiner ist als die kleinste Korngröße des Granulates Auch bei dieser Ausführungsform kann das Granulat 8, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen der Filtervorrichtungen im wesentlichen eine einzige Korngröße oder ein Spektrum aus verschiedenen Korngrößen aufweisen, die während des Betriebes, d.h. wänrerd des Vorhandenseins einer Strömung des zu filternden Mediums durch die Filtervorrichtung hindurch , verschieden hoch gehoben werden und somit übereinander angeordnete Zonen aus Granulat 8 der verschiedenen Korngrößen bilden.

Der Beutel 70 weist auf seiner dem Einströmteil 2 zugewandten Seite eine Verstärkung 72 auf, die als Ring oder als grobes Stützgewebe ausgebildet sein kann, mit welcher der mit Granulat f? gefüllte Beutel 70 zwischen dem Einströmteil 2 und dem Gehäuse 14 der Filtervorrichtung eingeklemmt werden kann.

Die Fig. 7 zeigt die Filtervorrichtung im Ruhezustand/ in dem durch die Filtervorrichtung kein zu filterndes Medium hindurchströmt. In diesem Zustand liegt der mit

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seiner ■ Verstärkung 72 festgeklemmte Beutel 70 mit dem Granulat 8 einfach auf einem Sieb 12 der Filtervorrichtung auf, wobei die Oberfläche des Beutele 70 wesentlich größer ist, als die Außenoberfläche des Granulates &thgr; im Ruhezustand, so daß der Beutel 70 gefaltet auf dem Granulat 8 aufliegt.

Strömt durch die Filtervorrichtung ein zu filterndes Medium hindurch, was durch die in Fig. 8 dargestellten Pfeile angedeutet worden ist, dann bläht sich der am Gehäuse 14 der Filtervorrichtung festgeklemmte Beutel 70 auf und wird das Granulat 8 im aufgeblähten Beutel 70 herumgewirbelt. Auch in diesem aufgeblähten Betriebszustand bleibt der Beutel 70 mit seiner Verstärkung 72 zwischen dem Sieb 12 auf der Seite des

Einströmteiles 2 und dem Gehäuse 14 der Filtervor- \

richtung eingeklemmt, so daß er sich in die Filter- ?

kammer 6 hinein aufbläht und den Raum der Filterkammer |

6 größtenteils ausfüllt. 1

Diese Ausführungform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung hat den Vorteil, daß ein nach längerem ü Betrieb verbrauchtes Granulat 8 in seiner Gesamtheit _% einfach aus der Filterkammer entnommen und durch ein f neues Granulat 8 ersetzt werden kann, wobei dieser C Austausch sehr sauber durchgeführt werden kann, weil | das Granulat 8 sich in einem in sich geschlossenen * Beutel 70 befindet und einfach nur ein Beutel 70 durch einen neuen Beutel 70 ersetzt zu werden braucht. Je nach Anwendungsfail, d.h. je nach zu filterndem Medium ist auch das Auswechseln eines Beutels 70 mit dem für das zu filternde Medium richtigen Granulat 8 sehr einfach möglich.

Unter Granulat ist im Sinne der Erfindung eine aus definierten Partikeln bestehende Substanz zu verstehen.

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und zwar ohne Rücksicht darauf, ob die Partikel naturbelassen oder duroh einen besonderen Vorgang geformt oder gestaltet sind.

Claims

23 597/8-70/pf

Dr. re. · . ,. LOUIS

Dipl P . CLAUS POHLAU DIpl.-lng. FSANZ LOHRENTZ DIpL-PhVS₁WOLFGANG SEGETH KESSLERPLATZ 1

NÜRNBERG 20

SORBEXX GmbH - Gesellschaft für
Adsorptionstechnik und Verbundstoffe Bayreuther Straße 3-5
Gefrees

Ansprüche:

1. Filtervorrichtung mit einer zwischen einem Einströmteil und einem Ausströmteil angeordneten Filterkammer, in der ein Adsorbermateri^l angeordnet ist, wobei das zu filternde Medium während des Betriebes der Filtervorrichtung vom Einströmten zum Ausströmteil durch die Filterkammer strömt, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbermaterial ein in der Filterkammer (6) in loser Schüttung angeordnetes und infolge der Strömung des zu filternden Mediums sich frei bewegendes Granulat (8) ist, das die Filterkammer (6) im Ruhezustand nur teilweise füllt.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammer (6) ein vertikales hülsenförmigeg Gehäuse (14) aufweist, welches mindestens auf seiner oberen, dem Ausströmteil (4) zugewandten Seite ein Sieb (10) mit einer Maschen-

weite aufweist, die kleiner ist als die Korngröße *? des Granulates (8) .

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

j> kennzeichnet, daß das Sieb (10) eben ausgebildet ist

&psgr; und die Stirnseite vollständig überspannt.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (10) mindestens eine zur Strömungsrichtung des zu filternden Mediums ge-

\. neigte &chrägflache aufweist, die in das Innere

der Filterkammer (6) hineinragt.

5. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (8) in mindestens einem mindestens teilweise flexiblen porösen Behältnis

(70) gelagert ist, dessen Porengröße kleiner als die Korngröße des Ganulates (8) ist.

6. Filtervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (70) die Form eines allseitig geschlossenen Beutels aufweist.

7. Filtervorrichtung nach Anspruch 5 oder ö, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (70) auf der Anströmseite eine Verstärkung (72) aufweist.

B. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (8) in mindestens zwei in Strömungsrichtung des zu filternden Mediums hintereinander angeordneten Adsorberzonen vorgesehen ist.

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9. Filtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (8) in den verschiedenen Adsorberzonen unterschiedliche Korngrößen aufweist.

10. Filtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennseich· net, daß die hintereinander angeordneten Adsorber* aonen unterschiedliche Adeorbermaterlallen aufweisen.

11. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) im im Ruhezustand mit Granulat (8) gefüllten Bereich eine Querschnittsverengung (16) aufweist.

12. Filtervorriehtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (14) im Bereich zwischen der QuerschnitteVerengung (16) und dem Ausströmteil (4) eine Öffnung (34) Vorhanden ist, von der ausgehend eine Bypass-Rohrleitung (36) in den Bereich des Gehäuses (14) zwischen dem Einströmteil (2) und der Querschnittsverengung (16) führt.

13. Filtervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Filterkammer zwischen der Querschnittsverengung (16) und dem Ausströmteil (4) eine Reflektoreinrichtung (38) angeordnet ist, mit der ein Teil des wahrend des Betriebes der Filtervorrichtung durch die Querschnittsverengung (16) strömenden Granulates (8) von der Reflektoreinriehtung (38) zur Öffnung (36) der Bypass-Rohrleitung (36) gelenkt wird.

14. Filtervorrichtung nacU einem der Ansprüche 1 bis 4, und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels

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einer Saugrohrleitung (42) und einer Druckrohrleitung (44) zur Filterkammer (6) eine Fördereinrichtung (40) parallel angeordnet ist/ wobei mindestens die in Förderrichtung der Fördereinrichtung (40) vorgeschaltete Saugrohrleitung (42) in den Bereich der Filterkammer (6) einmündet/ der im Ruhezustand der Filtervorrichtung mit Granulat (9) gefüllt ist.

15. Filtervorrichtung naGh Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die. Fördereinrichtung (40) in die Bypass-Röhrleitung (36) eingeschaltet ist,

16. Filtervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15/ dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (40) mit einer Heizung (46) und mit einer Absaugeinriehtung (48) versehen ist.

17. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (40) mit einer Förderschnecke versehen ist.

18. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammer (6) eine Grundfläche (24), eine mit dem Einströmteil (2) und mit dem Ausströmteil (4) versehene Deckfläche (26) und eine die Grundfläche (24) und die Deckfläche (26) abdichtende Mantelfläche (28) aufweist, wobei von der Gfitindfläeine (24) und von der Deckflache (26) Rippen (30,32) wegstehen, die voneinander beabstandet ineinander greifen, und das Granulat (8) im Ruhe^ zustand der Filtervorrichtung auf der Grundfläche (24) so hoch aufgeschüttet ist, daß die von der Deckfläche (26) zur Grundfläche (24) gerichteten Rippen (30) in das Granulat (8) eintauchen,und die

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von der Grundfläche (24) zur Deckfläche (26) gerichteten Rippen (32) unter Ausbildung eines mäanderförmigen Strömungsweges aus dem Granulat (8) herausragen.

19«Filtervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn-2elehnet, daß die Rippen(30,32) zur zwischen dem Einströmteil (2) und dem Ausströmteil(4) gegebenen Strömungsrichtung des zu filternden Mediums senkrecht und zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden der Mantelfläche (28) angeordnet sind.

20. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Gehäuse (14) von einer Außenhülle (50) umgeben ist, an welcher das Ausströmteil (52) angeordnet ist, und daß unter der unteren Stirnkante (54) des Gehäuses (14") ein gegenüber der Außenhülle (50) abgedichtetes Bodenteil (56) angeordnet ist, welches von der unteren Stirnkante (54) des Gehäuses (14") einen Abstand in Form eines umlaufenden Spaltes (59) aufweist.

21. Filtervorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (56) zur Einstellung des Spaltes (59) gegenüber der unteren Stirnkante (54) des Gehäuses (14) höhenverstellbar ausgebildet ist.

22. Filtervorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (56) mit einem sich verjüngenden und in das Innere des hülsenförmigen Gehäuses (14) weisenden Ansatz (62) versehen ist, dessen Grundfläche an die Querschnittsfläche des Gehäuses (14> angepaßt ist.

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23. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Öodenteil (56) einen den Ansatz (62) umgebenden Ringansatz (64) aufweist , der von der Außenhülle (SO) zur Grundfläche des Ansatzes (62) hin konisch kleiner wird, so daß sich zwischen dem Ringansatz

(64) und dem Ansatz (62) eine v-förmige umlaufende Rille (66) ergibt, in welche das hülsenförmige Gehäuse (14*) mit seiner unteren Stirnkante (54) hineinragt.

24. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23/ dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (8) im Ruhezustand der Filtervorrichtung bis zu einer den zentralen Ansatz (62) -überdeckenden Höhe eingefüllt ist.