FI69763C - Filter - Google Patents

Description

PuiF^l γβι nn kuulutusjulkaisu

LBJ (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 69/6 O

C(45) Patentti myönnetty

Patent ir,e Ikolat 2C.C.CC

(51) Ky.lk.4/lnt.CI.4 B 01 D 39/14 // B 01 D 27/00 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 790995 (22) Hakemispiivä — Ansökningsdag 23.03.79 (FI) (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 23.03.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivlt offentllg 01.10.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nlhtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. -

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd oeh utl.skrlften publicerad 31 .12.85 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prloritet 31 ,03.78

Saksan li i ttotasavalta-Förbundsrepubl iken Tyskland(DE) P 2813864.9 Toteennäytetty-Styrkt (71)(72) Dirk Gustav Kronsbein, Habsburger Strasse 12, 4000 Dusseldorf 11, Saksan 1iittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (74) Oy Kolster Ab (54) Suodat in - F iIter

Keksintö koskee suodatinta paineilmaa ja muita komprimoi-tuja kaasuja sekä ilmaa ja nesteitä varten, jossa suodattimessa on suodatinelementti, joka on muodostettu useista eri huokoisuuden omaavista kerrOksista, jolloin hienohuokoisen kerroksen vieressä on vähemmän hienon huokoisuuden omaava, aktiivihiiltä sisältävä kerros ja kerrokset on tuettu läpäisevän tukivaipan avulla.

Paineilman laatu on suurimerkityksellinen etenkin panimoille ja täyttämöille. Ympäristöilmassa on normaalioloissa lika- 3 partikkeleita 140 Mio/m . Likapartikkeleihin kuuluvat siitepöly, home ja vapaat hiivat. Kompressorin imusuodatin ei pidätä näitä epäpuhtauksia, koska ne ovat aivan liian pieniä. Niiden koko on 0,0001 - 0,002 mm. Lisäksi tulee vielä 50 - 80 %:nen ilmankosteus. Komprimoinnin aikana ilma rikastuu lisäksi kompressorista peräisin olevilla aineksilla. Puristamalla esim. 4 baariin pienennetään alkutilavuus viidesosaan. Tämä merkitsee viisinkertaista tiivistymistä. Sama koskee myös happipitoisuutta.

Vakioissa lämpötiloissa, esim.30°C, ja 100 %:sessa ilman- 69763 kosteudessa sekä monikertaisessa hapen konsentraatiossa esiintyy paineilmajohdoissa ja säiliöissä ihanteelliset kasvuedellytykset mikro-organismeille. Tässä piilee panimoissa ja täyttämöissä suuri infektio- tai makuhaittavaara.

Ns. työilmassa ilman erikoisia vaatimuksia ilman sterii-lydestä käytetään usein myös öljyvoideltuja kompressoreja. Voite-luöljy hapettuu voimakkaasti lisätyn happiosuuden ja komprimoin-tilämpötilan vaikutuksesta, joka voi kompressorissa kohota 200° C:een ja ylikin. Näiden vaikutusten alaisena voiteluöljystä tulee voimakkaasti syövyttävä. Se ja muut paineilman epäpuhteudet edistävät olennaisesti kulumista kaikissa paineilmalaitoksissa.

Epäpuhtaudet muodostavat mitä hienoimman sumuttumisen johdosta aerosoleja. Toisin sanoen epäpuhtaudet pysyvät leijuvina paineilmassa ja levittäytyvät koko paineilmaverkkoon.

Tätä voidaan vain vähän vastustaa tavanomaisilla erotusmenetelmillä kuten keskipakoerotuksella tai erottamalla jauhemetalli-tai keramikkaerottimilla.

Ratkaisevat kriteerit suodattimen laadulle ovat sen kestoaika ja-suodatusvaikutus. Niinpä keksinnön tehtävänä onkin parantaa kestoaikaa ja suodatusvaikutusta.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien mukaisesti. Monikerroksiset erihuokoisuuksiset suodatinkerrokset antavat suodatinelementille muihin suodattamiin verrattuna olennaisesti pitemmän kestoajan kohotetussa, vakiossa suodatustehossa. Tämä pohjaa siihen, että erisuuruiset partikkelit tunkeutuvat eri syvyyteen suodattimeen. Tällöin suuret partikkelit eivät pääse hienoimman suodatinkerroksen alueelle, vaan pidätetään aikaisemmin, kun pienet partikkelit sitä vastoin tunkeutuvat suodatinaineen sisimpään. Näin saadaan edullisin ajateltavissa oleva raekokojakauma suodatinaineen sisäpuolella ja tuloksena on laadultaan erinomaista paineilmaa, kun suodatinta käytetään esim. paineilmasuodattimissa. Aktiivihiili adsorboi ohivirtaavan väliaineen epäpuhtaudet. Tällä on ymmärrettävä kaasujen tai liuenneiden aineiden vastaanottamista ja tiivistämistä aktiivihiilen pinnalle. Adsorbaatin määrä kasvaa kaasun paineen myötä, joten keksinnön mukaisesti aktiivihiilellä varustetulla suodattimena on paineilmalaitoksissa erikoisen suuri adsorboivuus.

Suodattimeen on sopiva jauhamalla pienennetty aktiivihiili, 3 69763 jossa on eri raekokoja. Tällöin tapahtuu raekokojen erikoinen jakautuminen, niin että suodatettava väliaine kohtaa suodattimes-sa ensiksi karkearakeisen aktiivihiilen ja sen jälkeen hienora-keisen aktiivihiilen. Karkearakeinen aktiivihiili on sijoitettu karkeasuodatinalueeseen ja hienojakeinen hienosuodatinalueeseen. Karkea-alueeseen soveltuvat raekoot 1 - 4 mm ja hienoalueeseen raekoot alle 0,1 mm. Mitä pienempi raesuuruus on, sitä suurempi on aktiivihiilen adsorboivuus.

Erikoisesti sallii sandwich- eli kerrosterakenteen tapaan kahden samankeskisen tukikuitumaton väliin suljettu mikrokuitu-matto hienoimmaksi jauhetun ja sideaineettoman aktiivihiilen käytön. Aktiivihiili ' voi ilman sideainetta edullisemmin kehittää maksimaalisen adsorboivuutensa keksinnön mukaisessa suodattimes-sa. Virtaussuunnassa sen perään sijoitettu tukikuitumatto toimii edullisesti jäIkisuodattimena. Se suodattaa myös hienoimpia, suodatettavan väliaineen mukaansa tempaamia hiilipartikkeleita. Mikrokuitumatto erottaa tällöin osasia 0,01 mikrometriin asti. Samoin adsorboidaan öljyttömiä kompressoreja käytettäessä paineilmassa esiintyvät tyydyttämättömät hiilivedyt sekä häiritsevät hajut. Ulos tuleva suodatettu väliaine on käytännöllisesti katsoen puhdasta ja steriiliä. Saadaan paineilmalaatu, joka on parempaa kuin hengitysilma normin DIN 3188 mukaan. Se on hajultaan ja maultaan täysin neutraalia.

Hienorakeisen aktiivihiilen eteen suodatettavan väliaineen virtaussuunnassa sijoitettu karkearakeinen aktiivihiili voi olla laitettu taskuihin, joiden välissä on rako, joka on suodatettavan väliaineen virtaussuunnassa päästään suljettu. Vierekkäisten taskujen välinen rako suurentaa suodatinpintaa, so. pintaa, jota vasten suodatettava väliaine virtaa. Mitä enemmän taskuja on, sitä suurempi on suodatinpinta. Tällöin voivat taskut olla niin sijoitetut, että raot ovat akselin- tai kehän-suuntaiset.

Suljettu raon pää pakottaa rakoon virtaavan väliaineen virtaamaan taskujen läpi. Taskuihin syntyy suodatettavan väliaineen erikoisen voimakas pyörteily ja siten sen erittäin pitkä kosketusaika aktiivihiilen kanssa. Samaten on virtausvastus tunnettuihin suodattimiin verrattuna, joissa on sidotut hiilipar-tikkelit, hyvin paljon vähäisempi.

69763

Taskut sallivat sideaineettoman aktiivihiilen käytön; ne pitävät aktiivihiilen suodattimessa haittaamatta niiden adsorboivuut-ta. Aktiivihiilipartikkelit voivat tällöin olla laitetut niin irralleen taskuihin, että näihin virtaava väliaine jakautuu optimaalisesti niihin ja virtaa joka puolelta hiilipartikkelien ympäri. Tällainen irrallisuus syntyy esim. irtotäytöllä.

Taskut muodostuvat helposti yhteenhitsautuvia tekokuituja sisältävistä kudoksista. Hitsaussaumat sijaitsevat edullisesti kukin raon päässä ja suodattimen reuna-alueilla. Näin ollen eivät hitsaussaumat haittaa kudoksen läpäisevyyttä, ja kaikkien aluksi avoimien,kuitujen välisten huokosten sulkemista, joka tapahtuu valinnaltaan ja järjestelyltään sopivien kuitujen yhteenhitsaami-sen yhteydessä, käytetään hyväksi taskujen välissä sijaitsevien rakojen päiden sulkemiseen ja tiiviiden reunakaistojen aikaansaamiseen suodatinelementtiin. Tiiviit reunakaistat helpottavat suo-datinelementin tiivistystä kosketuskohdistaan suodatinkotelon kanssa.

Keksinnön eri suoritusesimerkkejä on esitetty piirustuksessa, jossa kuvio 1 on osittain leikkauksessa esitetty perspektiivi-kuva keksinnön mukaisesta suodattimesta patruunarakenteisena, kuvio 2 on kaaviollinen leikkaus suodattimesta, kuvio 3 on kaaviollinen poikkileikkauskuva toisesta keksinnön mukaisesta suodattimesta, kuviot 4 ja 5 esittävät kuvion 3 suodattimen yksittäiskoh- tia ja kuvio 6 esittää kuvioiden 1-5 suodattimen keksinnön mukaista käyttöä.

Keksinnön mukaisessa patruunasuodattimessa on ylempi kansi 1 ja alempi kansi 2, joiden välissä sijaitsee ontelolieriö. Kaikki metalliset osat ovat ruostumatonta terästä tai alumiinia ja tiivisteet lämpötilankestävää tiivistemateriaalia. Ylempi kansi 1 on varustettu keskisellä läpimenoaukolla, jossa on ulkokierre 3, joka on sama-akselinen patruunan kanssa ja jota käytetään patruunan kiinnittämiseen kotelon 16 tulovirtausjehtoihin 15. Ylemmän kannen 1 ja ulkokierteen 3 välissä sijaitseva, ympäri ulottuva tiivisterengas 4 huolehtii siitä, että suodatettavaa väliainetta 69763 sisääntuotava,patruunan sisätilaan laskeva kotelon alue 17 on tiiviisti erotettu patruunaa ympäröivästä, suodatettua väliainetta sisältävästä kotelon ontelosta 18.

Kuviossa 2 symbolisoi nuoli a suodatettavan väliaineen tulo-virtausta, joka aine poistuu puhdistettuna patruunasta tämän ulkopuolelle nuolenkärkien e symbolisoimana. Kotelon alueen 17 erotuksesta kotelon ontelosta 18 huolehtii alemman kannen 2 reu-noitusosakin. Kanttaus 2 on reunoittamalla muovattu ulkokehästä ja keskialueelta; se on siten sisäänpäin taivutetettu, että suodatin-elementin ontelolieriö on asetettavissa rengasmaiseen kouruun 5. Samanlainen rengasmainen kouru sijaitsee päinvastaisesti suunnattuna kannessa 1. Ylempi kansi 1 ja alempi kansi 2 on liima-aineella 6 liitetty tiiviisti ontelolieriöön.

Ontelolieriö muodostuu kuvioiden 1 ja 2 mukaan samankeskisistä materiaalirenkaista. Sisin materiaalirengas on jaloteräksinen tukivaippa 7, joka on lankapunosta tai lävistettyä eli stanssattua, läpivirtausaukkokuvioinnilla varustettua ja taivutettua peltiä. Tällainen pelti saadaan esim. leikkaus meistämällä tiheään vierekkäin ja pääasiassa tukivaipan 2 kehän suuntaisia rakoja tai reikiä ja sen jälkeen venyttämällä peltiä. Silloin syntyy venyte-metalliksi nimitetty tuote.

Sisin jaloterästukivaippa 7 on ulkopuolelta tukikuitumaton 9a ympäröimä. Sitä seuraa mikrokuitumatto 8, joka puolestaan on tukikuitumaton 9b ympäröimä. Kaikki on ympäröity toisella, ulommalla jaloterästukivaipalla 7, joka on valmistettu samalla tavalla kuin sisempi jaloterästukivaippa. Näin ollen tukikuitumatot 9a ja 9b sijaitsevat jaloterästukivaippojen 7 välissä ja mikrokuitumatto 8 sijaitsee tukikuitumattojen 9a ja 9b välissä. Tukikuitumatot 9a ja 9b ovat vesipakoista nailonkuitua ja niin ikään sideaineettomia, mutta eivät niin hienohuokoisia kuin mikrokuitumatto 8. Tämä koostuu vesipakoisista eli hydrofobisista, ilman sideainetta kerrostetuista lasikuiduista. Kerrostettaessa tai myöhemmin pannaan hienoimmaksi jauhettua aktiivihiiltä lasikuitujen väliin. Tässä koostumuksessa on käyttömättömällä mikrokuitumatol-la 80 % ontelotilavuus.

Tukikuitumatoilla 9a ja 9b on eri tehtäviä. Ne toimivat esisuodattimina mikrokuitumatolle 8 ja yhdessä tukivaippojen 7 6 69763 kanssa muodostavat varman tuennan mikrokuitumatolle 8 suodatettavan väliaineen kummassakin virtaussuunnassa. Tällöin jaloteräs-tukivaipoista 7, tukikuitumatoista 9a ja 9b ja mikrokuitumatosta 8 koostuva kerrosterakenne kestää myös melkoisia paineita. Lisäksi tukikuitumattojen 9a ja 9b ja jaloteräsvaippojen 7 sijoittaminen mikrokuitumaton 8 molemmille puolille sallii hyvin virtaus-suunnan vaihdon esim. suodatinelementin puhdistamista varten.

Mikäli suodatinta käytetään öljyn erottamiseen paineilmasta, tarjoaa vielä yksi, ulompaa jaloteräsvaippaa 7 ympäröivä vaahto-ainevaippa 10 lisätakuun siitä, että aerosolit suodatetaan pois.

Paineilman suodattamisessa virtaa likaantunut ja suodatettava paineilma ensiksi sisemmän tukikuitumaton 9a läpi. Tähän pidättyvät mikro-organismit ja muut osaset koosta 0,005 mm kokoon 0,001 mm asti. Pienemmät osaset aina 0,00001 mm asti pidättyvät mikrokuitumattoon 8.

Kuvioiden 3-6 mukaan on kansien 1 ja 2 välinen ontelolieriö sisäpuolelta varustettu vielä yhdellä suodatinkerroksella, johon sisältyy segmenttimäisiä nailonkudostaskuja 19.

Taskut 19 muodostuvat esim. kahdesta päällekkäin pannusta kudosrainasta. Alempi kudosraina on tasainen, kun taas ylempi kudosraina on asetettu silmukoille eli poimuille ja jokaisesta alemman kudosrainan puoleisesta kärjestään hitsataan kiinni alempaan kudosrainaan silmukoihin lomistuvien, kudosrainan koko leveyden mittaisten hitsauspalkkien avulla. Hitsaussaumat 20 kulkevat taskut 19 muodostavien silmukoiden pituussuunnassa ja poikittain kudosrainojen pituussuuntaan nähden. Sen jälkeen hitsataan ylempi ja alempi kudosraina reunasta 21 yhteen. Kudosrainojen vastakkaisen reunan kohdalla sijaitsevista taskujen 19 avoimista päistä voidaan silloin kaataa sisään karkeaksi jauhettua tai survottua aktiivi-hiiltä. Taskujen täyttämisen jälkeen niiden avoimet päät suljetaan hitsaussaumalla 22 samalla tavalla kuin hitsaussaumalla 21 su lje-tut taskujen päät. Saumojen 21 ja 22 hitsaamiseen tarvittava ylemmän kudosrainan reunojen painaminen alempaa kudosrainaa vasten saa aikaan taskujen päiden yiistoutumisen.

Silmukoille asetettavan ylemmän kudosrainan sijasta voidaan myös käyttää esivalmistetuilla taskuilla varustettua kudosrainaa tai myös erillisiä esivalmistettuja taskuja, jotka ensiksi avoimina ollessaan täytetään karkearakeisella aktiivihiilellä ja sitten 7 69763 hitsataan kiinni päällepantuun kudosrainaan.

Kaikki taskuille 19 varatut kudosrainat ovat sideaineet-tomia ja voivat muodostua yksinomaan erikoisella kerrostamisella toisiensa yhteyteen saatetuista kuiduista.

Valmiit taskut 19 rullataan asennuksen aikana kokoon ja pistetään ontelolieriön sisemmän jaloterästukivaipan 7 sisään. Taskujen 19 kuviossa 4 alempi kudosraina sijaitsee silloin sisemmän jaloterästukivaipan 7 vieressä ja itse taskut 19 päättyvät aksiaali-suunnassa samassa kohdassa jaloterästukivaipan 7 kanssa. Toisin sanoen hitsaussaumojen 21 ja 22 muodostamat tarkujen 19 reunat sijaitsevat sisemmän jaioterästukivaipan 7 reunojen tasalla, niin että kannet 1, 2 voivat ympäröidä ontelolieriötä hitsaussaumoil-la 21 ja 22 muodostettujen taskujen 19 reunojen kohdalla.

Taskujen 19 ollessa asennettuina on jokaisen kahden vierekkäisen taskun 19 välissä niihin kuuluvaa hitsaussaumaa 20 pitkin ontelolieriön akselin suunnassa kulkeva rako, joka suurentaa sitä tulovirtauspintaa, jonka suodatettava väliaine kohtaa.

Taskuissa 19 oleva karkearakeinen aktiivihiili muodostaa ensimmäisenadsorptioasteen suodattimeen virtaavalle suodatettavalle väliaineelle. Toisena adsorptioasteena toimii mikrokuitumat-to 8 hienoimmaksi jauhetun aktiivihiilen kanssa.

Kuvion 6 mukaan käytetään kuvioiden 1 ja 2 tai 3-5 mukaista suodatinta suodatinyhdistelmässä, jossa on samalla tavalla kuin kuvioiden 1 ja 2 mukainen suodatin, mutta ilman aktiivihiililisäystä rakennettu suodatinelementti 23. Suodatinelementti 23 muodostaa puhdistettavalle väliaineelle ensimmäisen suodatusasteen, jossa erotetaan öljyä, vettä ja likaa. Komprimoidun ilman mukana tuleva vesimäärä on melkoinen, sillä paineilmakomprimoinnin ja paine-ilman esim. 50°C lämpötilan jälkeen syntyy jälkijäähdyttimen takana ja paineilmaverkossa tapahtuvassa jäähdytyksessä 10°C:een vettä 72 g/m ilmaa. Kompressorin tehon ollessa 300 m /h ja paineen 4 baaria kulkeutuu näin ollen 4,3 litraa vettä tunnissa paineilmaverkkoon.

Suodatinelementin 23 erottama vesi ja öljy poistuvat alhaalle suodatinkoteloon 16 sijoitetun automaattisen lauhteenpoisti-men 24 läpi. Suodatinelementillä 23 varustetun suodattimen perään 8 69763 on kytketty kuvioiden 1 ja 2 tai kuvioiden 3-5 mukainen aktiivi-hiilisuodatin. Perään kytketty aktiivihiilisuodatin adsorboi kaikki öljyhöyryt ja hajut. Paineilman suodatuksessa suodatinyh-distelmästä ulos tuleva paineilma on täysin steriiliä ja vapaa syövyttävistä aineosista.

Claims (17)

1. Suodatin paineilmaa ja muita komprimoituja kaasuja kuten ilmaa ja nesteitä varten, jossa suodattimessa on suodatinelement-ti, joka on muodostettu useista eri huokoisuuden omaavista kerroksista, jolloin hienohuokoisen kerroksen vieressä on vähemmän hienon huokoisuuden omaava, aktiivihiiltä sisältävä kerros ja kerrokset on tuettu läpäisevän tukivaipan avulla, tunnettu siitä, että hienoimmaksi jauhetulla aktiivihiilellä täytetty mikrokuitu-matto (8) on sijoitettu kahden, vähemmän hienon huokoisuuden omaavaa suodatinmateriaalia sisältävän kerroksen (9a, 9b) ja kahden samankeskisen tukivaipan (7) väliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnet- t u aktiivihiilen pienenevästä raekoosta suodatettavan väliaineen virtaussuunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suodatin, tunnet-t u siitä, että karkeahuokoinen kerros (19) sisältää karkearakeista aktiivihiiltä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suodatin, tunnet-t u siitä, että karkearakeinen aktiivihiili on sijoitettu taskuihin (19).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen suodatin, tunnettu karkearakeisen aktiivihiilen irtotäytöstä.

6. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 1-5 mukainen suodatin, tunnettu sideaineettomasta aktiivihiilestä.

7. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 1-6 mukainen suodatin, tunnettu useista taskuista (19), joiden välissä sijaitsee suodatettavan väliaineen virtaussuunnassa päästään (20) suljettu rako.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suodatin, tunnet-t u siitä, että taskut (19) kulkevat suodattimen aksiaali- ja/ tai säteissuunnassa.

9. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 5-8 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että taskut (19) muodostuvat sideaineettomasta kudoksesta.

9 69763

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen suodatin, tunnet-t u siitä, että taskujen (19) kudos muodostuu muovikuiduista. 10 69763

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen suodatin, tunnet-t u taskujen (19) välissä yhteenhitsatuista muovikuiduista.

12. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 4-9 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että taskut (19) on aksiaali-suunnassa varustettu ulkonevalla reunalla (21, 22).

13. Patenttivaatimusten 10 ja 12 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että taskujen reunassa (21, 22) olevat kuidut on hitsattu yhteen.

14. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 4-13 mukainen suodatin, tunnettu vähintään 60 %:sen ontelotilavuuden omaavasta mikrokuitumatosta suodatinaineen hienohuokoisessa kerroksessa (8).

15. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 1-14 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodatinaine muodostuu hydrofobisista kuiduista.

16. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 1-15 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kaikki metalliosat ovat ruostumatonta terästä tai alumiinia.

17. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 1-16 mukainen suodatin, tunnettu eteenkytketystä toisesta suodatin-elementistä (23), jossa on lauhteenpoisto (24). 11 69763