NO313448B1

NO313448B1 - Anordning ved posefilter

Info

Publication number: NO313448B1
Application number: NO20000088A
Authority: NO
Inventors: Joern Watvedt
Original assignee: Joern Watvedt
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2002-10-07
Also published as: WO2001049392A1; DE60126738D1; DK1244508T3; AU2559201A; US6755879B2; NO20000088D0; NO20000088L; WO2001049392A9; EP1244508B1; ATE354422T1; US20030009998A1; EP1244508A1; DE60126738T2

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen angår en anordning ved et posefilter, hvilken anordning muliggjør oppsamling og drenering av væskepartikler fra en gjennom posefilteret strømmende gass. Et slikt posefilter anvendes til å skille ut fortrinnsvis faste partikler, eksempelvis støv, sand eller pollen, fra en gasstrøm, og hvor posefilteret eksempelvis anvendes i et ventilasjonsanlegg, en forbrenningsmotor eller i forbindelse med industriell filtre-ring av gasser.

Oppfinnelsens bakgrunn

Et posefilter utgjøres vanligvis av flere sammenhengende filter lommer utformet i egnet filtermateriale. De sammenhengende filterlommer er vanligvis festet til en felles ramme og ut-gjør derved et anvendbart filter. Antall filterlommer i filteret bestemmes vanligvis på grunnlag av filterets bruksområ-de og av gassens gjennomstrømningshastighet i filteret.

For øvrig relaterer oppfinnelsen seg til de problemer som kan oppstå som følge av at posefilteret trekker til seg og fuktes av væske fra en filtergjennomstrømmende gass.

Kjent teknikk

Posefiltre til å skille ut fortrinnsvis faste partikler fra en gasstrøm anvendes enten enkeltstående eller i kombinasjon med andre filtre eller anordninger, eksempelvis en dråpeseparator eller en syklonseparator. Et slikt posefilter kan ut-gjøres av glassfibermateriale eller syntetisk materiale, og hvor filtermaterialet er vevd eller ikke-vevd. Til luftren-sing anvendes fortrinnsvis posefiltre av ikke-vevd syntetisk materiale.

Et posefilter kan bestå av ett eller flere materialer. Posefilteret kan være lagvis oppbygd, idet hvert lag er utformet av et homogent materiale med bestemte egenskaper, og hvor po-sef ilterets ønskede egenskaper utgjøres av lagmaterialenes samlede egenskaper. Alternativt kan posefilteret være progressivt oppbygd, og hvor posefilterets egenskaper gradvis og hensiktsmessig endres gjennom filterveggen, eksempelvis ved at filtermaterialet utformes med gradvis mindre porestørrel-ser i en nedstrøms retning av en gasstrøm, slik at posefilteret blir gradvis tettere og kan fange opp partikler av gradvis mindre størrelser.

Ved rensing av luft plasseres et slikt posefilter vanligvis i eller nær et luftinnløp, og hvor posefilteret i mange tilfeller plasseres umiddelbart etter en anordning, eksempelvis en dråpeseparator, som skal skille ut vann som trekkes inn i luftinnløpet sammen med luften. Slikt vann dannes eksempelvis av regnvann, tåke eller sjøsprøyt. I et arrangement bestående av en dråpeseparator og et nedstrøms posefilter vil det meste av vannet skilles fra luften i dråpeseparatoren, mens en

mindre del av vannet følger luftstrømmen videre inn i pose-

filteret. Uten en dråpeseparator, vil posefilteret bli til-ført en forholdsvis større mengde vann enn i det tilfelle hvor en dråpeseparator anvendes under tilsvarende forhold. I begge tilfeller tilføres posefilteret luft som inneholder vannpartikler i form av dråper med varierende dråpestørrelse. Posefilteret vil på tilsvarende måte som det fanger opp faste partikler i et visst størrelsesområde kunne fange opp vanndråper i et visst størrelsesområde. Dette bevirker at posefilteret befuktes av vann, eventuelt av annen væske som måtte foreligge i gasstrømmen, og at hele eller deler av posefilteret eventuelt mettes av vann og/eller annen forekommende væske.

Ved eksempelvis tung tåke vil atmosfæreluften inneholde store vannmengder i form av svært små vanndråper i størrelsesorden 30 mikrometer eller mindre, og disse vanndråpene skilles bare delvis ut i en dråpeseparator. Derved bringes en stor del av dråpene videre inn i et nedstrøms beliggende posefilter, i hvilket posefilter en stor del av dråper over 1 mikrometer størrelse adsorberes eller stanses, og hvor graden av befukt-ning er avhengig av filtertype og oppbygning av dette. Vann som fanges opp av posefilteret, vil etter hvert kunne trenge gjennom posefilteret og komme ut på posefilterets nedstrøms rene side, hvoretter en del av vannet i form av vanndråper vil kunne fanges opp av luftstrømmen og fraktes videre i denne. En vanlig måte å forhindre at slike vanndråper i en luft-strøm fraktes videre inn i eksempelvis et ventilasjonsanlegg i en bygning er å plassere en dråpeseparator umiddelbart ned-strøms av posefilteret, i hvilket tilfelle to dråpeseparatorer og et mellomliggende posefilter anvendes.

Posefiltre til anvendelse i andre gasstrømmer enn luftstrøm-mer, eventuelt i kombinasjon med én eller flere dråpeseparatorer og/eller annet utstyr for behandling av en strømmende gass, vil tilsvarende kunne befuktes av forekommende væsker i gasstrømmen, hvoretter væsken eller væskene eventuelt vil kunne trenge gjennom posefilteret og kunne fraktes videre i gasstrømmen.

Ulemper med kjent teknikk

Det foreligger flere ulemper med slike posefiltre, idet et slikt posefilter eventuelt anvendes enkeltstående eller i kombinasjon med eksempelvis én eller flere dråpeseparatorer og/eller annet utstyr for.behandling av en strømmende gass.

Vann- eller væskepartikler som i tilstrekkelig mengde adsorberes eller fanges opp av et slikt posefilter, vil som følge av tyngdekraften trekkes ned mot et nedre filterparti og til slutt gjennom et bunnparti av posefilteret. Væsken vil deretter kunne dryppe ut på posefilterets nedstrøms rene side og eventuelt kunne fanges opp igjen i den strømmende gass. I tillegg vil den strømmende gass eventuelt inneholde væskedråper av så liten størrelse at de ikke fanges opp av posefilteret. Relativt store dråper som drypper ut fra posefilteret, vil kunne fanges opp og dreneres ut i en eventuell nedstrøms beliggende dråpeseparator. Mange av disse dråpene, samt de dråper som passerer uhindret gjennom posefilteret, er imid-lertid svært små, vanligvis mindre enn 30 mikrometer i stør-relse. Slike dråper fanges kun delvis opp i den nedstrøms beliggende dråpeseparator, mens de resterende dråper fraktes videre i gasstrømmen.

I eksempelvis et ventilasjonsanlegg kan dette gi uønskede ef-fekter, idet vanndråper som slipper gjennom posefilteret, of-te er mettet med salt, eventuelt at de inneholder bakterier eller andre forurensninger, og at slike stoffer derved fraktes videre i ventilasjonsanlegget og eventuelt negativt på-virker de omgivelser luften kommer i kontakt med. Slike forurensninger kan eventuelt avleires på ett eller flere steder i ventilasjonsanlegget, eksempelvis i en nedstrøms beliggende dråpeseparator eller i en dryppsone beliggende under eller rundt posefilteret. Ved eventuell senere opptørking av vannet kan slike avleiringer rives løs og fraktes videre av luft-strømmen. Alternativt kan slike avleiringer over tid bygge seg opp og eventuelt bevirke at utstyr og deler i ventila-sjonssystemet beliggende nedstrøms av posefilteret går tett eller fungerer dårligere.

Vanndråper som trenger gjennom et posefilters nedre parti og bunnparti og drypper ut av posefilteret, kan ofte være for store til å rives med i luftstrømmen gjennom posefilteret.

Eventuelt kan vanndråpene befinne seg i et område rundt posefilteret med mindre luftstrømning, slik at vanndråpene drypper ned på et underlag og eventuelt dreneres bort. Manglende eller utilstrekkelige dreneringsmuligheter kan føre til at fukt- eller råteskader oppstår i ventilasjonsanlegget og/eller i de øvrige omgivelser.

Væskedråper som drypper ut av et posefilter, fjernes ofte i en dråpeseparator eller lignende anordning plassert nedstrøms og i umiddelbar nærhet av nevnte posefilter. I de tilfeller hvor et slikt arrangement er nødvendig for å bevirke en øns-ket behandling av en strømmende gass, øker installasjonskost-nadene, idet et slikt arrangement er mer utstyrskrevende og plasskrevende enn et anlegg hvor posefilteret utgjør siste trinn i gassbehandlingsprosessen. I tillegg vil en dråpeseparator eller lignende anordning som er plassert nedstrøms av nevnte posefilter, føre til at det totale trykkfall i anleggets gasstrøm øker, hvilket øker anleggets kontinuerlige driftskostnader i forhold til et anlegg hvor posefilteret ut-gjør siste trinn i gassbehandlingsprosessen.

Formålet med oppfinnelsen

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe til

veie et posefilter med en anordning som muliggjør oppsamling og eventuell drenering av væskepartikler fra en gjennom posefilteret strømmende gass, slik at væskepartiklene forhindres i å trekke gjennom og dryppe ut fra posefilterets nedstrøms rene side. Derved unngås eller reduseres ovennevnte ulemper.

Hvordan formålet oppnås

Formålet oppnås ved konstruktive trekk som angitt i følgende beskrivelse og etterfølgende patentkrav.

Ifølge oppfinnelsen realiseres formålet ved at filtermaterialet i et parti av posefilteret i sin helhet eller i et ytre filtersjikt utgjøres av væsketett materiale. For øvrig utgjø-res posefilteret fortrinnsvis av syntetisk og ikke-vevd materiale. Ved anvendelse av posefilteret utgjøres nevnte parti av et nedre parti som er sammenhengende tilordnet et bunnparti av samme posefilter, slik at utskilt væske fra en gjennom posefilteret strømmende gass som følge av tyngdekraften, til slutt samles i dette bunnparti og eventuelt kan dreneres bort via bunnpartiet. For å bistå dreneringen er posefilterets bunnparti eventuelt utformet eller forsynt med et væskeutløp, fortrinnsvis et utløp beliggende i en lavestliggende posisjon. Oppsamlet væske i posefilteret kan eksempelvis dreneres gjennom et drensrør eller en lignende dreneringsanordning. Alternativt kan væsken dreneres via bunnpartiet og ut gjennom posefilterets åpne gassinnløp, idet væsken som følge av tyngdekraften, men også som følge av at væsken befinner seg i et område rundt posefilteret hvor det vanligvis er liten gasstrøm, beveger seg i motstrøms retning i forhold til den gjennom posefilteret strømmende gass.

I sin enkleste form behøver posefilteret derimot ikke å være forsynt med et slikt væskeutløp for å kunne virke etter hen-sikten. Væsken som samles opp i posefilterets væsketette parti, kan eksempelvis fordampe fortløpende og ut gjennom posefilterets åpne gassinnløp, mens faste partikler, forurensninger o.l. blir liggende igjen i filtermaterialet i det væsketette parti. I en slik utførelsesform bør væskens fordampningsrate være større eller lik væskens tilsigsrate inn i det væsketette parti.

Oppsamling av eksempelvis vann i posefilteret kan gjøres mer effektiv ved at hele eller deler av filtermaterialet gjøres

vannavstøtende, fagterminologisk benevnt som hydrofobt. Dette kan oppnås ved hjelp av egnet kjemisk behandling av filtermaterialet, idet filtermaterialets porevegger på denne måte im-pregneres og gjøres hydrofobe. Dette bevirker at overfla-tespenninger mellom vannpartikler og filtermaterialets porevegger reduseres, at vannpartikler i mindre grad hefter til poreveggene og derved lettere skilles fra filtermaterialet og at flere vannpartikler lettere forener seg til større vanndråper, idet større vanndråper pga. sin større tyngde lettere

trekkes ned og samles i posefilterets nedre parti og bunnparti.

Ved oppsamling av eksempelvis vann fra filtergjennomstrømmen-de luft, vil det i et lagvis oppbygd posefilter være mest hensiktsmessig at det siste nedstrøms beliggende filterlag er gjort hydrofobt, mens det i et progressivt oppbygd posefilter vil være mest hensiktsmessig at et nedstrøms beliggende filterparti er gjort hydrofobt. Derved kan det meste av vannet adsorberes i oppstrøms beliggende filterlag eller filterparti(er), mens et nedstrøms beliggende filterlag eller filterparti hindrer vann i å trenge gjennom posefilteret, idet luft samtidig slippes gjennom dette filterlag eller filterparti av posefilteret.

Ved anvendelse av slike væskeavstøtende posefiltre på andre gasser enn luft, og hvor den utskilte væske, eventuelt væsker, er forskjellig(e) fra vann, må hele eller deler av filtermaterialet være gjort væskeavstøtende i forhold til den eller de væsker som kommer i kontakt med et slikt posefilter. Dette kan eksempelvis oppnås ved egnet kjemisk behandling av filtermaterialet, som ved anvendelse fører til en mer effektiv væskeutskilling i posefilteret.

Fordeler med oppfinnelsen

Oppfinnelsen bevirker at de væskepartikler som forefinnes i en gasstrøm, og som fanges opp og konsentreres i posefilteret, kan samles i posefilterets nedre parti og bunnparti uten at de samtidig strømmer gjennom posefilteret og drypper ut fra posefilterets rene side, og at væske effektivt kan dreneres fra posefilterets bunnparti, eksempelvis gjennom drensrør eller drenskanaler, slik at væskedråper ikke forårsaker ovennevnte ulemper på utstyr og omgivelser.

Kort omtale av tegningsfigurene

Det vil i den etterfølgende del av beskrivelsen, og med hen-visning til figurene 1-5, bli vist til et ikke-begrensende utførelseseksempel av oppfinnelsen, og hvor ett bestemt hen-visningstall refererer seg til samme detalj i alle tegninger hvor denne detaljen er angitt, og hvor: Fig. 1 viser et perspektivistisk oppriss av et posefilter, hvor posefilteret i eksemplet utgjøres av seks filterlommer som er tilordnet en rektangulær ramme, og hvor et nedre parti av posefilteret, på tegningen anvist mellom motstående piler, og et bunnparti av posefilteret er forsynt med et ytre fil-ters jikt som utgjøres av vanntett materiale; Fig. 2 viser et oppriss av et vertikaltstående luftbehandlingsanlegg sett fra anleggets oppstrømsside, hvilket anlegg i nedstrøms retning utgjøres av en dråpeseparator og et på-følgende filterarrangement og hvor det på tegningen er angitt en snittlinje III-III, jfr. Fig. 3, og en snittlinje IV-IV, jfr. Fig. 4; Fig. 3 viser et horisontalsnitt av luftbehandlingsanlegget sett langs snittlinje III-III, jfr. Fig. 2; Fig. 4 viser et vertikalsnitt av luftbehandlingsanlegget sett langs snittlinje IV-IV, jfr. Fig. 2, hvor to av totalt fire posefiltre er vist, og hvor hvert posefilters nedre parti, på tegningen anvist mellom motstående piler, og et i for-

hold til det nedre parti sammenhengende bunnparti er forsynt med et ytre filtersjikt som utgjøres av vanntett materiale, og hvor det nederste posefilters bunnparti i lavestliggende posisjon er utformet med et væskeutløp hvorigjennom vann kan dreneres, men hvor de øvrige posefiltre i filterarrangementet også er forsynt med tilsvarende, men på tegningen ikke-viste, væskeutløp, og hvor tegningen for øvrig viser en utsnitt-sirkel V, jfr. Fig. 5; og

Fig. 5 viser et forstørret vertikalutsnitt som angitt ved ut-snittsirkel V i Fig. 4, men hvor tegningen viser kun ett av posefiltrene i luftbehandlingsanlegget.

Beskrivelse av et utførelseseksempel av oppfinnelsen

Utstyr og/eller arrangement som ikke direkte vedrører selve oppfinnelsen, men som for øvrig er nødvendige forutsetninger i eksempelvis et ventilasjonsanlegg, er ikke nærmere angitt eller beskrevet i det påfølgende utførelseseksempel. Slikt utstyr kan i et ventilasjonsanlegg eksempelvis omfatte kana-ler, rør, ventiler og spjeld, tilkoblingsanordninger, luftut-tak og styringssystemer.

Utførelseseksemplet omhandler et luftfilter 10 i form av et

posefilter 12 som utgjøres av seks sammenhengende filterlommer 14, hver med et innløp 15 for luft, tilordnet en rektangulær ramme 16, og hvor filtermaterialet i et nedre parti 18, i Fig. 1 anvist mellom motstående piler, samt i et i forhold til det nedre parti 18 sammenhengende tilordnet bunnparti 19 er forsynt med et ytre filtersjikt 20 som utgjøres av vanntett materiale. Fig. 1 anviser også med bølgepiler en strøm-ningsretning for luft som strømmer gjennom posefilteret 12. Fig. 2 viser et luftbehandlingsanlegg 22 sett fra oppstrøms side. Anlegget 22 er tilordnet en ramme 24, idet rammen 24 er forsynt med jevnt fordelte hull 26 til å feste rammen 24 og luftbehandlingsanlegget 22 til en omgivende vegg 28 eller lignende. Fig. 3 viser et horisontalsnitt gjennom samme luftbehandlingsanlegg 22 som angitt i Fig. 2, og hvor bølgepiler på tegningen angir luftens strømningsretning. Det første luftbehandlingstrinn i anlegget 22 utføres i en dråpeseparator 30. Dråpeseparatoren 30 består av en rekke vertikaltstående og profilerte separeringselementer 32 plassert i ekvidistant

avstand fra hverandre, slik at det mellom to separeringselementer 32 dannes en strømningskanal 34, og hvor dråpeseparatoren 30 består av flere slike strømningskanaler 34. En slik dråpeseparator 30 er for øvrig beskrevet i NO 302337. Uten

nærmere beskrivelse av dråpeseparatoren 30 sin funksjon, vil de fleste vanndråper av en viss størrelse som passerer gjennom dråpeseparatoren 30, skilles ut av luftstrømmen og deretter kunne dreneres bort. Luften og dens eventuelle faste partikler og mindre vanndråper strømmer videre til det andre luftbehandlingstrinn i anlegget 22. Dette luftbehandlingstrinn utgjøres av et filterarrangement 36 bestående av fire parallellmonterte luftfiltre 10, hvorav kun to av de fire luftfiltre 10 er anvist i Fig. 3. Hver filterramme 16 er plassert umiddelbart nedstrøms av dråpeseparatoren 30, og hvor de angitte filterrammer 16 eksempelvis er festet ved hjelp av skruer 38.

Fig. 4 viser et vertikalsnitt gjennom samme luftbehandlingsanlegg 22 som angitt i Fig. 2 og 3, og hvor bølgepiler på tegningen angir luftens strømningsretning. Luften strømmer gjennom dråpeseparatoren 30 og inn i det umiddelbart baken-forliggende filterarrangementet 36, hvori det meste av faste partikler og resterende vanndråper av en viss størrelse fanges opp. Dette fører til at vann konsentreres i hvert posefilter 12 i arrangementet 36, og at vannet som følge av tyngdekraften, trekkes ned mot et nedre parti 18 samt et i forhold til det nedre parti 18 sammenhengende bunnparti 19, hvorav to av totalt fire slike nedre parti 18 i Fig. 4 er angitt mellom motstående piler. I hvert posefilter 12 er det nedre parti 18 og bunnpartiet 19 ifølge oppfinnelsen forsynt med et ytre

filtersjikt 20 som utgjøres av vanntett materiale. Hvert posefilter 12 er i en lavestliggende posisjon i bunnpartiet 19 forsynt med et væskeutløp 39 som på nedstrøms side er tilordnet et drensrør 40, en påfølgende felles drenskanal 42 i bun-nen av luftbehandlingsanlegget 22, og deretter et utløpsrør 44, hvorigjennom vannet dreneres bort. Vann som trekkes ned gjennom hvert posefilter 12, vil derved samles opp i og dreneres bort fra bunnpartiet 19 i stedet for å trenge gjennom og dryppe ut av hvert posefilter 12 sin nedstrøms rene side. I Fig. 4 og 5 er en slik dreneringsanordning forenklet vist for ett av de nedre posefilter 12.

Fig. 5 viser et forstørret utsnitt V av Fig. 4, og hvor de

angitte detaljer i Fig. 5 for øvrig er identiske med detaljer angitt i Fig. 4. Vannets dreneringsretning etter oppsamling i bunnpartiet 19 er på Fig. 4 og 5 anskueliggjort med piler som peker i vannets strømningsretning.

Størrelse og utforming av de nedre partier 18, bunnpartiene 19 samt de ytre filtersjikt 20 må i praksis tilpasses det ak-tuelle luftbehandlingsanlegg 22, idet tegningene bare angir ett eksempel på en slik utforming.

Claims

1. Anordning ved et posefilter (12), hvor posefilteret (12) anvendes til oppsamling av faste partikler i en gjennom posefilteret (12) strømmende gass, men hvor posefilteret (12) også vil kunne trekke til seg eller fange opp væskepartikler fra gasstrømmen, idet slike væskepartikler som følge av tyngdekraften vil kunne konsentreres og samles i et parti av posefilteret (12), hvilket parti ved anvendelse av posefilteret (12) utgjøres av et nedre parti (18) som er sammenhengende tilordnet et bunnparti (19), karakterisert ved at filtermaterialet i det nedre parti (18) og bunnpartiet (19) i sin helhet eller i et ytre filtersjikt (20) utgjøres av væsketett materiale.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bunnpartiet (19) er utformet eller forsynt med et væskeutløp (39).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at væskeutløpet (39) er plassert i en lavestliggende posisjon av bunnpartiet (19).

4. Anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at væskeutløpet (39) utgjøres av et bunnparti (19) av posefilteret (12) sitt åpne gassinnløp (15).

5. Anordning ifølge krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at væskeutløpet (39) er tilordnet en dreneringsanordning, eksempelvis ett drensrør (40), en drenskanal (42) og/eller et utløpsrør (44).

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at posefilteret (12) utgjøres av et syntetisk materiale.

7. Anordning ifølge krav 1 eller 6, karakterisert ved at posefilteret (12) utgjøres av et ikke-vevd materiale.

8. Anordning ifølge krav 1 eller 6, karakterisert ved at filtermaterialet i hele eller deler av posefilteret (12) er væskeavstøtende i forhold til de i gass-strømmen forekommende væskepartikler.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at filtermaterialet er væskeavstøtende i et for den strømmende gass nedstrøms lag eller parti av posefilteret (12).