DK148953B - Filterelement og fremgangsmaade til dets fremstilling - Google Patents

Description

i 148953

Opfindelsen angår et filterelement af den art, der består af en fladeformet bærer med talrige, over hele dens areal jævnt fordelte gennembrydninger med et samlet areal på mindst 30% af bærerens areal 5 samt en sammenhængende masse af i uordnet tilstand mellem hinanden liggende fibre.

Kendte filterelementer af denne art, som er beskrevet i GB-patentskrift nr. 1 097 917, DE-offentliggørelsesskrift nr. 2 201 591 og CH-patent-10 skrift nr. 431 460, er opbygget på den måde, at to separate, præfabrikerede lag af fibermateriale med filteregenskaber er klæbet til hver sin side af en bærer, hvorved der dannes et udpræget flerlags- eller sandwichelement.

15 Et filterelement ifølge nærværende opfindelse adskiller sig fra de således kendte elementer ved, at bæreren er beliggende inden i fibermassen, af hvis fibre nogle strækker sig igennem bærerens gennembrydninger fra den ene side af bæreren til den anden, 20 hvilke fibre i hele massen er bundet ved hjælp af syntetisk harpiks ikke alene til hinanden inklusive de gennem gennembrydningerne forløbende fibre, men ligeledes til bæreren for de fibres vedkommende, der ligger tæt op til bæreren, hvorhos fibermassen udgør 25 et lag, hvis udadvendende overflader strækker sig hovedsagelig over hele bærerens areal, så at det medium, der skal filtreres, under brugen passerer gennem fibermassen fra den ene overflade til den anden, og ved at bærerens mekaniske styrke er større end styr-30 ken af den sammenhængende fibermasse.

Det forhold, at en væsentlig del åf fibrene strækker sig tværs gennem åbningerne i bæreren og ved hjælp af den syntetiske harpiks er i fast forbindelse både med bæreren og med andre fibre på begge sider af 35 bæreren, medvirker til at forøge filterelementets me- 2 148953 kaniske styrke sammenlignet med kendte sandwichfiltre og sætter derved elementet i stand til at tåle betydelige trykforskelle. Den effektive udnyttelse af bindemidlet gør det muligt at fremstille et 5 filterelement med lavere totalmængde af syntetisk harpiks end tidligere, og dette giver bedre gennemstrømnings forhold for det filtrerede medium og deraf følgende større evne til at tilbageholde urenheder, mere ensartet og bedre kontrolleret porestørrelse 10 og mindre tryktab.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af filterelementet. Fremgangsmåden er ejendommelig ved, at en filtermasse dispergeres i en væske til dannelse af en tyk suspension, og at 15 der oven over og hovedsagelig over hele arealet af en filterflade anbringes en med talrige gennembryd-ninger forsynet bærer, hvorefter den fiberholdige suspension bringes til at løbe igennem bærerens gen-nembrydninger og derefter for væskens vedkommende gen-20 nem filteret, på hvilket fibrene samler sig op til og igennem bæreren, der er beliggende i en ønsket afstand over filterfladen på en sådan måde, at fibrene samler sig på filterpladen efter at være kommet igennem bærerens gennembrydninger, indtil den samle-25 de fibermasse har nået en ønsket højde over bæreren, hvorpå den samlede fibermasse indeholdende bæreren fjernes fra filterpladen og fibrene bindes til hinanden og til bæreren ved hjælp af en syntetisk harpiks.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under 30 henvisning til den delvis skematiske tegning, hvorpå fig. 1 viser en udførelsesform for et filterelement ifølge opfindelsen, set fra siden og delvis i snit, fig. 2 i større målestok et udsnit af det i 35 fig. 1 viste filterelement, 3 U8953 fig. 3 en modifikation af det i fig. 2 viste udsnit, fig. 4 et lodret snit gennem et apparat til fremstilling af et filterelement ved en fremgangsmåde 5 ifølge opfindelsen, fig. 5 i lodret billede og delvis i snit et filter med et filterelement ifølge opfindelsen, fig. 6 i større målestok en del af det i fig.

5 viste bunddæksel for filteret, 10 fig. 7 et lodret snit gennem et hus, hvori det i fig. 5 viste filter er indbygget, fig. 8 et lodret snit gennem et modificeret filter, og fig. 9-11 forklarende skitser baseret på det 15 i fig. 4 viste til illustration af en modificeret fremgangsmåde ifølge opfindelsen.

Det i fig. 1 og 2 viste filterelement indeholder et filtermateriale 10 bestående af fibre, der er bundet til hinanden ved hjælp af en syntetisk 20 harpiks, og som dækker begge overflader af en cylindrisk bærer 11 bestående af strækmetal eller perforeret metal, f.eks. rustfrit stål eller aluminium.

De åbne arealer i bæreren udgør mindst 30% af bærerens samlede areal og fortrinsvis betydelig mere, f.eks.

25 50% eller derover. Bæreren har langt større mekanisk styrke end filtermaterialet og er fortrinsvis udformet til blot at tilvejebringe det minimum af understøtning, som filtermaterialet behøver. Mængden af bindemiddel vælges gerne så lav, at den blot er til-30 strækkelig til at hindre fibervandring i strømningsretningen ved det tilladte trykfald (f.eks. op til 7 bar) over filteret. Fluidumets strømningsretning er valgfri, eftersom bæreren 11 er placeret inde i fiberlaget. Filterets levetid og dets evne til at fast- 4 148953 holde udskilte partikler kan øges ved at forøge arealet af den flade af filtermaterialet, som vender mod strømmen, f.eks. ved at forsyne denne flade med ringformede riller 12, som vist i fig. 3, hvor ril-5 lernes dybde er mindre end fladens afstand fra bæreren. Filtre med meget store diametre kan være forsynet med en indre bærende kerne.

Fibrene kan være af glas, keramisk materiale, metal, asbest, mineraluld eller organisk materiale, 10 og der kan anvendes en kombination af forskellige fibermaterialer og fiberstørrelser. Den harpiks, der benyttes til binding og imprægnering, vælges i overensstemmelse med det formål det pågældende filter skal benyttes til, under hensyntagen til harpiksens evne 15 til at modstå vand, mineralske, vegetabilske eller syntetiske olier, syrer og baser (lud), såvel som almindeligt forekommende urenheder i atmosfærisk luft, komprimeret luft, dampe, gasarter og væsker. Den syntetiske harpiks kan være en silikon-, polyurethan-, 20 epoxy- eller phenolharpiks.

I fig. 4 er der skitseret en fremgangsmåde til opbygning af fibermaterialet på begge sider af en bærer 3, som er udtageligt anbragt i en beholder i en af fibermaterialets ønskede tykkelse bestemt af-25 stand over en fintmasket membran 4. Membranen kan være en såkaldt "expamet mini mesh", der leveres af Expanded Metal Co. Ltd. I beholderen indføres over bæreren 3 en tyk suspension 1 dannet af løse fibre med passende størrelse dispergeret i en blanding af 30 vand og fortyndet syre med en fastsat pH-værdi. Det er nødvendigt at holde en nøjagtig pH-værdi for at få fibrene ensartet dispergeret i væsken, når denne kontinuerligt omrøres mekanisk. Endvidere har syren tilbøjelighed til at ætse fibrene, hvilket giver en bedre 35 binding under harpiksimprægneringen til armering af 148953 5 filteret. Til en suspension, der består af glasfibre, skal pH-værdien være ca. 3.

Ved hjælp af et med en pumpe skabt undertryk eller overtryk presses suspensionen 1 mod membra-5 nen 4, som tilbageholder de suspenderede fibre, der efterhånden hobes op til dannelse af et lag 2 af en ønsket tykkelse og med fibre, der passerer gennem hullerne i bæreren 3. Væsken 5 ledes over i en anden beholder for at blive brugt igen eller fjernet 10 helt.

Det halvfærdige filter med den indlejrede bærer 3 fjernes dernæst fra beholderen og tørres. Halvfabrikatet kan være formet som en flad, konkav eller konveks skive eller som en plade, der kan om-15 formes til en cylinder, en kegle eller en keglestub. Halvfabrikatet kan plisseres for at opnå et forholdsvis kompakt filter med stort overfladeareal og med hensigtsmæssig form, såsom cylinderform. Efter tørring harpiksimprægneres filterelementet, f.eks. ved 20 at det dyppes i en opløsning af silikonharpiks, der er dispergeret i toluen. Til sidst anbringes det imprægnerede filterelement i en ovn til hærdning af harpiksen, så filteret opnår den fulde styrke. Alternativt kan den syntetiske harpiks til imprægne-25 ring af fibrene være polyurethan, der er dispergeret i en opløsning af toluenacetone. I dette tilfælde hærdes det imprægnerede filter i kontakt med atmosfærisk luft.

I en modificeret udformning af fremgangsmåden 30. benyttes der suspensioner blandet af to eller flere fiberkvaliteter til opnåelse af en tæthedsgradue-ring. Dette har den virkning, at partikler af forskellig størrelse opfanges i forskellige dybder af filtermaterialet. Dette medfører ligeledes forbedrede 6 148953 strømningsegenskaber og større evne til at holde på snavs, hvorved filterelementets levetid forøges.

Fig. 9 og 10 viser skematisk dannelsen af et filterelement med graduerede filtermaterialer. Fig.

5 9 viser et lag af et første filtermateriale, der er bygget op til et niveau 40. Herefter benyttes en suspension med grovere fibre til opbygning af et andet lag af de grovere fibre op til et niveau 41, som vist i fig. 10. Det færdige filter er vist ske-10 matisk i fig. 11. Under brugen passerer det fluidum, der skal renses, først gennem det grovere lag, som fjerner de større partikler fra det pågældende fluidum, og dernæst gennem det finere lag, som fjerner de mindre partikler. I fig. 10 kunne der oven på de 15 to viste lag yderligere dannes to eller flere lag.

Fig. 5, 6 og 7 viser én specifik anvendelse af et filterelement, som er opbygget som vist i fig.

1 og 2 og er egnet til at fjerne olieaerosol fra komprimeret luft. Filterelementet 8 er lukket med 20 dæksler 6 og 7 og tætnet med epoxyharpiks 9 langs sine kantområder. Til brug ved sædvanlige omgivelsestemperaturer er der tilføjet et yderlag 13 af t polyurethanskum med åben cellestruktur. Til højere temperaturer, f.eks. mellem 40 og 120°C, kan som 25 yderlag anvendes en fibrøs polyester eller nylon.

Endnu højere temperaturer kan tolereres med et yderlag af metalliske eller keramiske fibre. Yderlagets åbne cellestruktur giver et stort overfladeareal, der fremmer dannelsen af dråber fra aerosolen 14 i 30 en rolig zone 15 i bunden af et udvendigt filterhus, se fig. 7. Filteret har en gevindskåren indløbsstuds 16, der er skruet ind i huset, som vist i fig. 7, og tætnet med en O-ring 17 mellem en tilgang 18 og en afgang 19'. Det normale strømningsbillede for

Claims (11)

148953 luftstrømmen er vist med pile. For at tilvejebringe større strømningshastigheder kan den simple cylinder 8 erstattes af en cylinder med vertikale plisseringer.

1. Filterelement af den art, der består af en fladeformet bærer (11) med talrige, over hele dens 30 areal jævnt fordelte gennembrydninger med et samlet areal på mindst 30% af bærerens areal samt en sammenhængende masse (10) af i uordnet tilstand mellem hinanden liggende fibre, kendetegnet ved, at bæreren (11) er beliggende inden i fibermassen, af hvis 148953 fibre nogle strækker sig igennem bærerens gennembryd-ninger fra den ene side af bæreren til den anden, hvilke fibre i hele massen er bundet ved hjælp af syntetisk harpiks ikke alene til hinanden inklusive de 5 gennem gennembrydningerne forløbende fibre, men ligeledes til bæreren for de fibres vedkommende, der ligger tæt op til bæreren, hvorhos fibermassen udgør et lag (10) , hvis udadvendende overflader strækker sig hovedsagelig over hele bærerens areal, så at det medium, der 10 skal filtreres,under brugen passerer gennem fibermassen fra den ene overflade til den anden, og ved at bærerens (11) mekaniske styrke er større end styrken af den sammenhængende fibermasse.

2. Filterelement ifølge krav 1, kendete g-15 n e t ved, at den syntetiske harpiks er en silikon- harpiks eller en polyurethanharpiks.

3. Filterelement ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at bæreren (11) består af strækmetal af stål. eller aluminium eller af perforeret stål- 20. eller aluminiumplade.

4. Filterelement ifølge krav 1,2 eller 3, kendetegnet ved, at den fladeformede bærer (11) er beliggende centralt imellem fibermassens overflader.

5. Filterelement ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at den fladeformede bærer (11) er beliggende nærmere ved den ene overflade af fibermassen end ved den anden overflade.

5 Fig. 8 viser et filter, hvis filterelement 8 er sammenspændt aksialt med to endedæksler 6 og 7 ved hjælp af en spændebolt 27. Det øverste dæksel 6 er udformet med en opretstående cirkulær flange, som holder en pakning, der passer ind i et hulrum 10 28 i en overdel 29 af filterets hus. Bolten 27 er skruet ind i overdelen 29 og er ført tæt gennem et hul i dækslet 7 med en møtrik 30 påskruet under dækslet. Dækslet 6 er ud i ét med et nedad diverge-15 rende skørt 31, der sammen med den indre overflade af husets underdel 32 danner en ringformet diffusor for luft, der strømmer ind i huset gennem en tilgang

33. Ved hjælp af skovle 34 tildeles luften en hvirvlende bevægelse, og den fortsætter opad mellem skør-20 tet 31 og filterelementet 8 og videre gennem filtermaterialet til en afgang 35. Diffusoren, som frembringer den hvirvlende bevægelse, kan fjerne størsteparten af luftens indhold af væske, før luften passerer filterelementet, der afhængigt af fibrenes stør-25 relse kan være indrettet til at fjerne partikler, hvis størrelse er 2 pm og derover.

6. Filterelement ifølge et hvilket som helst 30 af kravene 1-5, kendetegnet ved, at bæreren (11) har cylinderform.

7. Filterelement ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at en af fiberlagets overflader er belagt med et lag spærremate- 35 riale (26) med åbne porer. 148953

8. Filterelement ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at en af fiberlagets overflader har noter eller riller (12) til forøgelse af filterets evne til at fastholde opfangede 5 partikler og ved, at dybden af disse riller er mindre end afstanden imellem den overflade, hvori de findes, og den fladeformede bærer (11).

9. Filterelement ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at det er 10 udformet som en flad, konkav eller konveks skive eller som en kegle eller keglestub.

10. Filterelement ifølge krav 6, kendetegne t ved, at det cylinderformede elements væg er foldet til forøgelse af dens overfladeareal.

11. Fremgangsmåde til fremstilling af et fil terelement som angivet i et hvilket som helst af kravene 1-10, kendetegnet ved, at en filtermasse dispergeres i en væske til dannelse af en tyk suspension (1), og at der oven over og hovedsagelig 20 over hele arealet af en filterflade (4) anbringes en med talrige gennembrydninger forsynet bærer (3, 11), hvorefter den fiberholdige suspension (1) bringes til at løbe igennem bærerens (3, 11) gennembrydninger og derefter for væskens vedkommende gennem filteret (4), 25 på hvilket fibrene samler sig op til og igennem bæreren (3, 11), der er beliggende i en ønsket afstand over filterfladen (4) på en sådan måde, at fibrene samler sig på filterfladen efter at være kommet igennem bærerens gennembrydninger, indtil den samlede fibermasse har 30 nået en ønsket højde over bæreren, hvorpå den samlede fibermasse indeholdende bæreren (3, 11) fjernes fra filterfladen og fibrene bindes til hinanden og til bæreren (3, 11) ved hjælp af en syntetisk harpiks.