JPS61502381A - ガス状又は液状の媒体から固体粒子を分離するためのフィルタ - Google Patents
ガス状又は液状の媒体から固体粒子を分離するためのフィルタInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ガス状又は液状の媒体から固体
粒子を分離するためのフィルタ
本発明はガス状又は液状の媒体から固体粒子を特に大気空気から塵粒子をシラス
ナック、金属又はガラスから成る透過性マ、形状の安定した、多孔性でかつフオ
ーム状の成形体を用いて分離するフィルタであって、成形体が使用可能な粉末の
結合によって製作され、結合過程がフィルタに所望される立体構造を有する型内
で行なわれる形式のものに関する。
西ドイツ国特許公開明細書、DE−O32807159号によれば大気空気のた
めに使用されるプラスチックから成る焼結されたフィルタが公知である。このフ
ィルタは形状が安定しており、使用条件とそれに合わせられたフィルタ壁の開口
横断面とに相応して外側の、特に合わせられたフィルタ形若しくは室形を有して
いることが1きる。
英国特許、O8−PS746380号によれば大気空気のために使用される同様
に形状の安定した、弾性的な、多孔性の、プラスチックから成るフィルタが公知
である。プラスチックは2ムに似た特性を有し、フィルタ自体ホース状に構成さ
れている。
両方の公知のフィルタはそれに与えられた形状に基づいて向流法費掃除されるよ
うに構成されている。しかし使用期間が増すにつれてフィルタ抵抗は増大する〇
その原因はろ過しようとする媒体、例えば塵の一部が掃除過程、例えばブローア
ウトに際してフィルタ壁の風死角に付着したままになるかあるいはフィルタ材料
内に喰込んフしまうことである。
本発明の課題は簡単に製作でき、種々の使用目的に用いることができ、多大の費
用をかけることなしに掃除でき、掃除が行なわれた後でフィルタ作用が再び10
0チ回復できるような形状の安定したフィルタを提供することである。
本発明によれば前記課題は冒頭に述べた形式のフィルタにおいて、フィルタの表
面にある大きな気孔が規定された粒子大の粉体〒充たされており、この透過性の
範囲が粉体の粒子分布に応じて異なるがそれでも規定可能な気孔幅を形成してお
シ、粉体によって形成された、規定された気孔幅がフィルタにろ過しようとする
媒体があたる外側に配置されていることによって解決された。
本発明の有利な実施例は特許請求の範囲の従属項に示されている。
本発明の処置によっては本発明の課題が有利な形式で解決されるだけではなく、
他の利点が達成される。
この場合に公知技術に較べて本発明の重要なことは成形体の気孔を縮小させる可
能性が得られることである。
この縮小は簡単な形式で一連の関係する処置f行なうことができる。
この本発明の処置によっては焼結された成形体の表面における僅かな気孔広さが
極めて細かい粒子、例えば塵粒子がフィルタ内に侵入することすら阻止するとい
う他の利点が達成される。これによって公知のフィルタフェルト及びフィルタフ
リースとは異ってフィルタの表面でろ過が行なわれ、ひいては表面ろ過原理に従
う。これは、乾燥した塵粒子でも湿った塵粒子1も油を含んだ塵粒子フもフィル
タ表面において分離されるという利点をもたらす。この表面からはこの粒子は向
流法1吹き飛ばすか又は表面的な抜取り若しくは振動によって完全に除去できる
。向流法による掃除は成形体を向流1ある程度膨まずことによって効果を挙げる
ことがマきる。フィルタ表面は弾性的に伸びるか若しくは拡大される。これによ
って向流は固体粒子、特に表面における気孔に詰った粒子を簡単に吹き飛ばすこ
とができる。成形体と層とにおける亀裂の形成は高弾性の材料とその組織によっ
て確実に回避される。
フィルタは表面を形成する粒子及び成形体の脆化温度が極めて低いことに基づい
て約−70℃から+85℃の温度範囲で使用できる。これによってフィルタは一
般的には鉱山技術、空調装置、燃焼機関、オイル及びウォータフィルタ等の分野
〒使用されるような空気及び液体用のろ過技術において使用可能になる。
作業若しくはろ過工程及び掃除工程の間の成形体の捏ね変形動作による機械的な
交番負荷は成形体の材料としてポリエチレンが用いられ、充填材料としてポリテ
トラフルオルエチレンが用いられていると材料疲老をもたらさない。これと同じ
ことは充填材料として他の適当な材料、例えばガラス球及び類似したものが用い
られている場合にも当嵌まる。前述の材料は液体、例えば水が作用するとそれが
嫌水性であるために膨潤しない。ポリテトラフルオルエチレン(PTFE)は固
体粒子に対しては付着性を有しておらず、フィルタの完全な掃除を助ける。
高分子分は無亀裂性と安定性とにとって重要である。
低分子分は粒子相互間の弾性的であるが形状の安定した結合を保証する。
ろ過された媒体のだめの内部の流れ横断面が大きくほぼ変わらない場合には比較
的に高い流れ負圧若しくは過圧負荷はフィルタを変形可能1かつ支持する区分に
分割することによって保証される。
高いろ過動率と小さなフィルタ重量で比較的に大きなフィルタ面積とは、ベロー
ズ状のフィルタエレメントによって与えられる。ベローズ形状はあらゆる負荷の
もとフ安定しているのであらゆる壁区分がろ過工程に参加する。有害物質側のフ
ィルタ面は負圧が高い場合にも接触しない。
本発明の実施例は図面に概略的に示されており、第1図はフィルタを示し、第2
図は第1図のフィルタの■−■線に沿った断面図、第3図は第2図のフィルタの
部分■を示した図、第4図は第3図のIV=Il/線に沿った断面図、第5図は
第2図のフィルタの、第3図とは異った部分ll11を示した図、第6図と第7
図は第2図の部分■の拡大した詳細図、第8図は自動車のフィルタとして用いら
れたフィルタを示す図であって、フィルタはフィルタコツプに挿入され、コツプ
は断面で示されておシ、第9図は第1図のフィルタコツプの■−■線に沿った断
面図、第10図は他のフィルタコツプを示した図フあシ、第11図は第10図の
フィルタコツプのIV−11/線に沿った断面図、第12図はフィルタコツプと
その中に入れられたフィルタとの部分断面図である。
本発明によるフィルタ20は主として固定孔22を有する台座2工とベローズ状
の区分23とから構成されている。
区分23は第1図と第2図によれはリプ24と外面25〜27と壁28.29と
底30と弾性的でかつ支持作用を有するか若しくは剛性的な区分8,9とウェブ
10と個々の通路16.27から成るクリスマスツリーの形をした内側の流れ横
断面15を有している。
通路16.17は台座側の主通路18に開口している。
壁28.29とリブ24はほぼ同じ厚さの横断面12を有している。
第3図によればポリエチレンから成る粒子1は例えば焼結によって、範囲2にお
いて互いに結合されて形状の安定した部体3を成している。
第4図においては範囲2は第3図の■−IV線に沿って断面して示されている。
従って機械的な負荷、例えば振動、揺動、圧力負荷、せん断等に対して安定した
弾性的なフィルタ組織が示されている。
第5図においては大きさの異なる高分子及び低分子の、4 リエチレンから成る
粒子1.4は例えば焼結によって範囲2において互いに結合されている。
例えばポリテトラフルオルエチレン(PTFE)から成る充填量5(第6図)は
フィルタの焼結された成形体の表面気孔を塞ぎ、ひいては外側に位置する0粒子
1゜4を覆う。この場合には充填量はフィルタ外面6から粒子表面の半分を越え
て第7図の間隔35で示されているように延びている。
充填#5は粒子4と分離不能に結合されている。適した結合は市販の接着剤及び
(又は)部分的な熱処理によって行なうことが1きる。
第7図においては焼結されたポリエチレン(粒子1゜4)の、使用例に応じて3
0〜50μm又は150〜500μmの広さを有する気孔6はポリテトラフルオ
ルエチレン(充填量5)によってファクタ10だけ約8〜10μmの大きさの気
孔7に縮小される。
ろ過する区分23の方形の形の他にこの区分23は彎曲されるか又は角ばって構
成することができる。これによってフィルタエレメントは簡単な形式フ与えられ
ているスペース状態に適合させることができる。
フィルタエレメントは通常の温度範囲で使用↑きるだけfはなく、水、酸、アル
カリ液を含有する空気流にも油を含んだ空気流にも適し、液体から固体粒子を分
離するためにも使用することが1きる。
フィルタ20を製作するためにはまず気孔幅が粗い材料に基づいて比較的に大き
い成形体が形成される。
大きな気孔幅は例えば焼結された粒子の間の開口横断面が大きく、個々の粒子が
焼結に基づいて十分な安定性、特に機械的な負荷に対する安定性を成形体に与え
るという利点を有している。このようにして製作された、ろ過しようとする媒体
の流入又は流出のために大きな開口横断面を有する形状の安定した成形体は表面
の開いた範囲が僅かな開口横断面を残す充填材料で充填する形式受後処理される
。このような横断面積の減少の可能性は、
(イ) 種々異なる物質及び物質特性から成る規定された粒子分布を有す゛る粉
末を均質な粉末又は粉末混物として使用することによって与えられる。このよう
な粉末食気孔表面の大きさは発生する、ろ過しようとする媒体、例えば塵に適合
させることができる。同じ形式でフィルタ材料の選択によってろ過しようとする
媒体、例えば塵の付着力と化学的な特性を考慮することが1きる。例えばフィル
タの焼結された成形体の表面における、150μmと500μmとの間の気孔半
径を有す気孔は粒子大の範囲が03mから30μm受あるガラス球で充填される
。発生する平均気孔半径は8μm〜10μmである。
(ロ) さらにフィルタをこのように構成していることによって、充填材料は物
質に関連した濃度を有する充填材料と付着媒体の薄い懸濁液として例えばスプレ
ーガンを用いて施し、フィルタの焼結された成形体における固体外の分配をブラ
シで行なうことができる。しかしながらこれは表面気孔が一様に充填されるよう
に行なうことができる。
fう さらにこの本発明による処置は所定の、充填材料に合わせられた懸濁液を
使用するという利点をもたらす。この懸濁液は充填材料が気孔の間の中間室を付
着剤↑充填することで多孔性を減することなしに多孔性の支持作用を有する成形
体の上に又は相互に付着することを可能にする。
例えば(イ)による粒子分布、ひいては使用される懸濁液に対して可能である規
定は
14容量分の水
2容量分のガラス球
1容量分の付着剤
fある。
この規準に従って製作されたフィルタ20を使用fきる分野の1つは自動車のフ
ィルタであり、シかも強い塵負荷にさらされるフィルタフある。
第8図から第12図には自動車、装置モータ等のフィルタ体として使用される前
述のようなフィルタ20が示されている。
フィルタ101自体は第1図から第7図までの第1実施例の場合のように中空体
として構成されかつシール作用を有する中間壁102にねじ結合されている。
フィルタ101自体は吸込側の開口106を除いてあらゆる側で閉じられている
。中間壁102は開口106に対応して孔107を有している。
弁管1011を有する過圧蓄圧器1010と孔1043を有するダイヤフラム弁
1012と向流空気流1013のための電磁弁1044はケーシング103内に
配置されて・いる。蓄圧器1010内には外部の図示されていない圧縮空気源の
圧力導管1014が開口している。
電磁弁1012は開口1026を有する力/々−1015と弾性的なダイヤフラ
ム1027とそれに配置された弁板1028とダイヤフラム1027を緊張させ
るばね1029とから成っている。
蓄圧器1010には孔1019を有する流れ案内板1018が配置されている。
上方のケーシング103は浄化された空気(矢印1021)のための吸引接続部
1020を有している。
下方のケーシング104には底側に比較的に目の粗いシーブ1022が設けられ
ている。
フィルタが作用するにあたってはフィルタコップ105の底側の開D(シープ1
022)を介して空気が吸込まれる。このために必要な負圧は吸引側の導管接部
1020に作用している。固体粒子はフィルタエレメント1010表面に付着す
る。ろ過された空気はフィルタエレメントの内部、開口106と孔107を介し
て吸引接続部1020に流れる。
蓄圧器1010とダイヤフラム弁1012とにおける大気過圧は2つの掃除イン
タ・2ルの間↑次第に形成される。掃除インタノ々ルは電磁弁1012が開口1
026を介して排気されることによって電磁弁1044を介してレリーズされる
。蓄圧器の過圧は弁板1028を瞬間的に弁管1011から離す。この結果、弁
管1011を介して圧力衝撃(矢印10.13)が生じ、この圧力衝撃は孔10
19を介して直接的にフィルタエレメント101に作用する。表面に付着した固
体粒子はフィルタエレメントの気孔を流過する空気によシ表面から吹き飛ばされ
、フィルタコツプ105のシープ1022を通って落下する。掃除のための遊離
規準は導管接続部1020において減少する所定の大きさの負圧である。
この場合に有利であることは吸引接続部1020における空気流を自体公知の形
式で中断することである。
第10図と第11図1はフィルタコツプ1030は第8図によるフィルタコツプ
105と似た構造を有している。
閉じられている。弁板1032には緊縮された押しばね1033が接している。
押しばね1033は電磁弁1035の錠止部材1034によって緊縮された状態
に保たれる。弁板1032は弁管1031を図示されていない外部の蓄圧器の過
圧管1036の一点鎖線で示された流れホツノe1037から遍離す。弁管10
31は屋根状に配置された案内板1038と結合されている。
弁板1032のために設けられた戻しばねはしIJ−ズ爪1041と引戻し爪1
042を有する複動式の電磁弁1040によって固定されている。
作用形式:掃除インタノ々ルが必要fあると電磁弁1035は押しばね1033
を解錠し、電磁弁104゜は爪] 041を解錠する。押しばね1033は弁板
1032を瞬間的に室内に移動させかつそこにそれを保持する。これによって弁
管1031は過圧管1036と接続され、蓄圧器の過圧又は走行する車両の堰止
め圧は弁’1l1031を介してフィルタエレメント101に作用し、固体粒子
はフィルタエレメント1010表面から遊離されかつフィルタコツプ105から
搬出される。
フィルタ101とフィルタ20はポリマ、例えばポリエチレンから成り、表面に
ポリテトラフルオルエチレン、ガラス又は他の材料から成る充填材料24を備え
ている。
第12図によれば2部分から成るねじ結合されたフィルタコツプ1050内に第
2図のところt記述したように吸引接続部1052の上に差嵌められるか又は形
状接続的に固定された組織を有するフィルタエレメント1051が配置されてい
る。
吸引接続部1065を介しては浄化されていない空気(矢印1054)がフィル
タエレメント1051に供給さする。フィルタエレメント1051は全面マ、つ
まり周面1055、底面1056と頂面1057で働く。前記面はベロース形に
構成され、表面フィルタとして構成されている。掃除は矢印方向1013の圧縮
空気衝撃1行なわれる。
掃除のためには吹き飛ばされた、フィルタの表面から取除かれた粒子を受ける特
別な車受は容器を設けておくことができる。
Fl(3,11
国際調査報告
入NNEX To τHE INTEFLN入τ工0NAL 5EARCHRE
PORT ON
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.ガス状又は液状の媒体から固体粒子を、特に大気空気から塵粒子を透過性で 、形状の安定した、多孔で、フオーム状の、プラスチツク、金属又はガラスから 成る成形体を用いて分離するフイルタであつて、形成体が前述の材料から成る使 用可能な粉末粒子の結合によつて製作されており、結合過程がフイルタの所望の 立体構造を有する型内で行なわれる形式のものにおいて、フイルタ(20;10 1)の表面に存在する大きな気孔が規定された粒子大の充填材料(粉末)で充填 されており、充填材料の粒子の分布に応じて大きさの異なるが規定可能な気孔径 を有する空気透過性の範囲(2)が形成されていることを特徴とする、ガス状又 は液状の媒体から固体粒子を分離するフイルタ。 2.充填材料(5)が弾性であつて、極めて平らで、滑らかでかつ濡らすことの できない表面(25−27)を有し、成形体(3)と接着又は焼結によつて、成 形体の反復する変形によつて成形体における充填材料の固着と緊密性が妨げられ ないように結合されている、請求の範囲第1項記載のフイルタ。 3.充填材料がポリマフルオリド、ペースト、セラミツク材料又は粒子分布度の 規定されたガラスから成つている、請求の範囲第1項記載のフイルタ。 4.充填材料(5)がポリテトラフルオルエチレンから成つている、請求の範囲 第1項記載のフイルタ。 5.成形体(3)が20〜50重量%の低分子ポリエチレン含有量と50〜80 重量%の高分子ポリエチレン含有量とを有する粒状のポリエチレンから成つてい る、請求の範囲第1項記載のフイルタ。 6.表面気孔(4)を充填するための充填材料(5;粉末)が付着剤を備えかつ 処理されており、粉末粒子の大きさで規定された粒子分布を有している、請求の 範囲第1項記載のフイルタ。 7.表面気孔(4)を充填するための充填材料が同じ物質又は異なる物質の複数 の種類、例えばガラス粒子とポリテトラフルオルェチレン(PTFE)又は石英 とPTFEとの混合物である、請求の範囲第1項記載のフイルタ。 8.フイルタが掃除過程の向流によつて弾性的に変形可能な区分(8)と支持区 分(9,10)を有し、これらの支持区分(9,10)がフイルタがいくらか膨 出することを可能にする、請求の範囲第1項記載のフイルタ。 9.成形体(3)がほぼ同じ厚さの横断面(12)を有するベローズ形に構成さ れた壁(28,29)によつて大きなフイルタ面とろ過された媒体を流過させる 菱形若しくはクリスマスツリ形の流過横断面を内部に有している、請求の範囲第 1項記載のフイルタ。 10.ガス状の媒体から固体粒子をろ過するためのフイルタ、特に大気空気を使 用する装置、例えば内燃機関、車両の走行ガスタービン、空調装置、吸塵装置等 のフイルタであつて、少なくとも1つの自己支持作用を有するフイルタエレメン トが媒体の入口と出口を有するケーシング内に配置されており、このケーシング が場合によつては媒体からろ過された固体粒子のための収容室を有している形式 のものにおいて、中空体として構成されたフイルタエレメント(101)が粒状 のポリエチレンから成る多孔性の組織を有し、ポリエチレンの粒子が部分的に、 特に焼結によつて互いに結合されており、細い気孔を有する薄い充填材料(10 24)が所定のフイルタ深さ(35)まで外側の粒子とこの粒子の間の空間を覆 つており、フイルタエレメント(101)がその吸込開口(6)を介して吸込室 (103)と接続されており、この吸込室(103)がケーシング(103,1 04)の出口開口(1020)と連通しており、この吸込室(103)がその他 ではフイルタエレメント(101)を受容するケーシング内室(104)に対し てシールされており、吸込室が外部の圧力供給部に接続可能であり、フイルタエ レメント(101)を短時間だけ向流で負荷するための弁装置(1012,10 33,1040)がケーシング(103,104)に設けられている、請求の範 囲第1項記載のフイルタ。 11.フイルタエレメント(101)がほぼ同じ厚さの横断面(1061)を有 するベローズ形に構成された壁(1053)によつて大きなフイルタ面を有して いる、請求の範囲第10項記載のフイルタ。 12.ケーシング(103,104)に、外部で生ぜしめられた圧縮空気のため の圧縮空気容器(1010)が配置されており、この圧縮空気がフイルタを掃除 するためにパルス状にフイルタエレメント(101)に供給される、請求の範囲 第10項記載のフイルタ。 13.圧縮空気パルスを生ぜしめるために電磁制御されたダイヤフラム弁(10 33,1040,1044)が弁管(1011)を一時的に開放するか若しくは 他のダイヤフラム弁(1012)を一時的に排気する、請求の範囲第10項及び 第12項記載のフイルタ。 14.ダイヤフラム弁(1012)が他のダイヤフラム弁(1044)と弁カバ ー(1025)における開口(1026)とを介して大気に排気可能であり、補 償孔(1043)を有する弾性的なダイヤフラム(1027)と軽く緊縮された 押しばね(1029)とを有している、請求の範囲第13項記載のフイルタ。 15.過圧弁が横方向に移動可能な弁板(1032)として構成されており、外 部の蓄圧器又は圧縮空気で負荷された流れホツパ(1035)の過圧管(103 6)を吸込側の室(3)から遮断する、請求の範囲第10項記載のフイルタ。 16.フイルタが成形体(3)を形成する、粗い組織を有する、形状の安定した 保持材料と、この保持材料の外殻を成す小さな気孔を有する充填材料とから成つ ており、保持材料が粒子が熱又は圧力の作用又は接着及び(又は)少なくともそ の2つによつて互いに結合可能な粒子混合物から成つており、その結合が熱及び (又は)圧力の使用によつて粒子の溶融点の範囲で粒子の点状の結合が可能であ り、充填材料で、保持材料の特に大きい気孔(6)が充填され、両方の材料の粒 子が互いに結合される、請求の範囲第1項記載のフイルタ。 17.保持材料(3)と充填材料(5)との重量比が約100:1である、請求 の範囲第16項記載のフイルタ。 18.充填材料(5)がポリテトラフルオルエチレン(PTFE)と懸濁液と接 着剤との混合物から成り、この比が約12:14:1であり、液状の成分、例え ば水が充填材料を保持材料(3)に施された後で気化によつて除かれる、請求の 範囲第16項記載のフイルタ。
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