WO2010071907A1 - Filtervorrichtung zur reinigung eines emissionsbeladenen gases und hierbei eingesetztes gasleitelement - Google Patents

Filtervorrichtung zur reinigung eines emissionsbeladenen gases und hierbei eingesetztes gasleitelement Download PDF

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WO2010071907A1
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filter
filter device
gas guide
guide element
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PCT/AT2009/000478
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Klaus Krüger
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Kappa Arbeitsschutz & Umwelttechnik Gmbh
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D46/0039—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with flow guiding by feed or discharge devices
    • B01D46/0047—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with flow guiding by feed or discharge devices for discharging the filtered gas
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    • B01D46/02—Particle separators, e.g. dust precipitators, having hollow filters made of flexible material
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    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/06—Details of supporting structures for filtering material, e.g. cores

Definitions

  • the invention relates to a filter device for cleaning an emission-laden gas, comprising a hollow body with a boundary surface a clean gas side cavity separates from a rohgassei tige outside, wherein at least a portion of the boundary surface, a gas-permeable filter element for separating, for example, particle-like emissions from an outdoor space by the filter element in the hollow space flowing gas, and at least one outlet opening in the boundary surface for discharging a filtered gas flow from the cavity comprises.
  • filter devices include the cleaning of particle-laden gas streams, in particular dust-laden air streams.
  • Typical embodiments of such filter devices are, for example, as a cartridge filter or as
  • the filter device is mounted, for example, in a housing of a filter system or else on the outside or at a distal end of a flow channel for raw gases to be cleaned.
  • the housing of a corresponding filter system is usually divided into two chambers, in particular a raw gas chamber and a clean gas chamber.
  • the filter device, in particular its filter medium is preferably arranged in the raw gas chamber, the particulate-laden air usually being conveyed by means of a vacuum generator, e.g. in the form of a suction fan or the like., Introduced into the raw gas chamber and passed through the filter element or its filter medium.
  • such filter devices are often designed as a hollow body, in particular as a hollow cylinder, wherein the filter element or filter medium forms at least the shell portion of the filter device.
  • the filter medium can be formed by a gas-permeable fabric or paper package, a gas-permeable fabric or textile element or by another element with filtering effect with respect to suspended particles or aerosols.
  • the filter medium partially or wholly forms the outer boundary surfaces of the filter device and provides a filtering flow connection between the raw gas side and the clean gas side.
  • the filter medium can be secured by at least one support element, in particular by an inner and / or outer support basket against unwanted Deviation movements or destruction due to the flow pressure or flow negative pressure.
  • At least some or a certain range of the emissions contained in the gas stream are separated from the gas stream in the form of solid and / or liquid particles.
  • a comparatively pure gas stream then leaves the filter device via its outlet opening and can then flow into the clean gas chamber or escape directly into the immediate environment.
  • the filter surface in particular the inlet surface for the raw gas in the filter medium, often a multiple of the existing or available exit area, ie the clear cross section of the outlet opening for the clean gas from the filter device.
  • the raw gas which is supplied to the gas-permeable filter element or flows through it, is undirected.
  • In the cavity of the filter device forms a localized, turbulent gas flow, inter alia due to the spatial boundary through the filter medium and due to the inflow of raw or clean gas from a variety of different directions and positions.
  • Characteristic of turbulent gas flows are many small individual vortices, which can increase the flow resistance of the filter device. These flow vortices usually form directly on the inner boundary surface or in the cavity of the filter element and have an increased flow resistance result. This increased flow resistance must either be compensated for again via an increased power consumption of the underpressure or overpressure generators, or the throughput or filter performance of the filter element is impaired while the flow or negative pressure remains the same.
  • the object of the invention is now to reduce the flow resistance of a filter device and to improve the efficiency of a generic filter device or a filter system equipped therewith.
  • a filter device with the features of claim 1, or by a gas guide element according to claim 19. Due to the inventive design and arrangement of a schraub lake- or helical guide surface comprehensive gas conducting element, which faces towards the outlet opening of the filter device or at least partially extends in the cavity, an advantageous reduction of the flow resistance with respect to the passage or exit of the Gas achievable.
  • the clean gas in the cavity of the filter device is at least partially directed or relatively uniformly aligned, so that the clean gas with respect to the relatively narrow outlet opening smoothly or purposefully emerge from the cavity or can escape.
  • the gas flow is at least partially a Drallpositioned. Spiral movement deliberately forced, so to speak creates a controlled gas vortex.
  • uncontrolled running currents or chaotic eddies in the cavity are largely suppressed or reduced and can amplify or form a directed flow comparatively faster.
  • the turbulent flows or gas vortices are reduced in the interior of the filter device or they are less pronounced by the use of the specified gas guide element, resulting in a reduction of the flow resistance.
  • This is mainly due to the generated by the gas guide element drallr or spirally extending clean gas flow.
  • an increased gas throughput can be achieved with the same power of the underpressure or overpressure generator or an equally high gas throughput with reduced power of the underpressure or overpressure generator. Due to the increased throughput at the same electrical drive power existing filter systems can achieve a higher filter performance and a better filter performance.
  • the hollow body has a fluidic and manufacturing technology favorable form. In addition, this largely avoids local aggregation of separated particles or achieves the most uniform possible distribution over the entire available filter area.
  • the gas guide element can develop its optimizing effect with respect to the flow behavior or the flow resistance especially in the presence of structural conditions according to claim 4.
  • the gas guide element has a plurality of guide surfaces for gas guidance.
  • the individual forces can be reduced to the respective fins.
  • this creates a plurality of substantially parallel, spiral flow channels, each with a relatively small flow cross section, whereby a better alignment or homogenization of the gas flow can be established.
  • the gas guide can be optimally adapted to different degrees of density and flow rates of the gases to be filtered and thus the gas line can be optimized depending on the particular parameter present.
  • a cavity or flow channel is formed along the screw axis, which is particularly for cleaning mechanisms or cleaning work, for visual checks of the filter medium for maintenance activities and / or for the installation of the gas guide advantageous.
  • the introduction of cleaning compressed air into the interior of the filter device can thereby be simplified or made more efficient.
  • a flow channel is thereby formed in the center of the filter device or along the screw axis of the gas guide element, which can also provide fluidic advantages.
  • a plurality, at least spatially separated, but not necessarily gas-tight separated from each other Gasleitkanäle can be constructed in which each gas flows are guided or aligned.
  • the slope of the baffles according to claim 1 1 offset the filtered gas flow in the cavity of the filter device in the desired swirl or spiral movement, whereby the flow-optimizing properties of the gas guide are effected.
  • the slope of the fins i.
  • the angle of rotation or the number of full revolutions of the gas guide surface with respect to the screw axis can have different, respectively favorable values depending on the flow velocity, density of the filtered gases and the volume of the gas flow.
  • the shape of the guide surfaces or the design of the gas-conducting element is dependent on parameters of the gas and on the constructional conditions or dimensions of the filter device in order to achieve the most optimal swirl or spiral movement of the clean gas.
  • the number of revolutions of the gas stream in relation to the screw axis of the gas guide element in a simple manner can be adapted to the respective requirements or conditions.
  • a higher pitch angle while the number of revolutions of the guide surface is about the screw axis of the gas guide less whereby the flow resistance is kept low.
  • a higher number of guide elements or a larger area guide surface can be formed, whereby although the degree of homogenization in the gas stream increases, but the flow resistance is increased.
  • the embodiment according to claim 13 ensures that the gas flow prevailing in the interior of the filter device during filter operation flows as laminarly as possible.
  • forcibly occurring flow turbulences are as far as possible avoided or at least shortly before leaving the filter device converted into a comparatively laminar or directed flow.
  • the filter medium in particular a so-called filter cartridge or a filter sock
  • the substantially maintenance-free gas guide element can continue to be used.
  • the most intensive or thorough cleaning of the filter medium for example using compressed air, can be achieved after the filter medium, starting from the inner surface facing the cavity, can be subjected to as full as possible pressurization or cleaning.
  • gas guide element is designed in the manner of a mounting or mounting adapter to which standard available filter elements attached and can be easily removed if necessary by a preferably stationary admonished adapter, for example, cleaning To carry out exchange or other maintenance work simply and at short notice.
  • the mechanical connecting elements are formed by coupling members, in particular by extensions or recesses, which are displaceable with corresponding coupling members on the filter element or filter medium in and out of form-fitting connection.
  • the gas guide element also assumes the function of a support body for the filter medium.
  • This is an essential criterion for a high efficiency of the corresponding filter device, especially in the case of so-called bag filter systems with a shape-flexible or relatively unstable, bag or stocking-like filter element or filter medium.
  • the outer edges of the guide surfaces of the gas guide take over a support function, so far usual support baskets with lattice-like structures can be made unnecessary.
  • the stated gas guide on the one hand supports the flexible, mostly bag-like filter medium, whereby the desired shape stability or hollow body shape of the filter sock or filter bag is ensured, and on the other hand causes an improved or flow-optimized discharge or forwarding of the clean gas from the filter sock becomes.
  • a flow-optimizing function since here is after the outlet of the filter apparatus, a gas guide element "formed, whereby a direct conversion of the directed flow in a turbulent flow can be kept disregard.
  • the object of the invention is also achieved by the measures according to claim 19.
  • An advantage resulting from the features in claim 19 lies in the fact that the gas-conducting element can be used in a simple manner even with existing filter devices.
  • already existing filter systems can be retrofitted with a gas guide, without requiring extensive conversion work on the respective filter systems.
  • existing systems can achieve a higher filter performance and better efficiency.
  • the filter performance or the volume flow can essentially be maintained, however, can be achieved by the Gasleit- a reduction in the required drive energy, in particular the electrical energy consumption of the underpressure or overpressure generator can be achieved.
  • the efficiency improved or the available output power can be increased.
  • the installation of the gas guide requires no significant structural change to the filter system or on the intake.
  • An embodiment according to claim 20 is particularly advantageous because it provides a device in the manner of a mounting or fastening adapter for a cartridge-like filter element, for example, with respect to the gas-conducting element.
  • Figure 1 is a perspective view of a filter device with partially cut filter element and integrated gas guide.
  • FIG. 2 shows a filter device with a filter element cut along the longitudinal axis with different embodiments of a gas-conducting element
  • FIG. 3 shows the filter device according to FIG. 2, cut along lines III-III in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a filter device in longitudinal section with a multiple gas guide element for forming a plurality of largely separate gas guide channels.
  • FIG. 5 shows the filter device according to FIG. 4, cut along lines V-V in FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a filter device in longitudinal section with a gas guide element which has a recess or free position about the longitudinal axis or screw axis;
  • FIG. 7 shows the filter device according to FIG. 6, cut along the lines VII-VII in FIG. 6;
  • FIG. 8 shows a filter device with a different diameter gas guide element and a plurality of guide surfaces in the end portion of the filter device opposite the outlet opening;
  • FIG. 9 shows a gas-conducting element in conjunction with a filter device designed as a hose filter, wherein the gas-conducting element also fulfills the function of a supporting body for a form-flexible, bag-like filter sock; 10 shows a gas-conducting element in combination with a fastening adapter for interchangeable mounting of a filter device, the gas-conducting element having in this exemplary embodiment va ⁇ ierende Anstellg pitch angle of the guide surfaces with respect to the screw or longitudinal axis.
  • Limit of 1 or greater terminate at an upper limit of 10 or less, eg, 1 to 1, 7, or 3.2 to 8, 1, or 5.5 to 10.
  • a Filtervornchtung in particular a so-called cartridge filter, in combination with a gas guide 2 illustrated.
  • the gas guide 2 extends at least approximately over the entire length 3 of the Filtervornchtung 1 or over the entire axial length of the inner cavity in the Filtervornchtung 1.
  • the gas guide 2 is formed by a developable screw 4, which is a schraub perennialförmige or coiled Guide surface 5 for gas or air flows inside the Filtervornchtung 1 forms.
  • the guide surface 5 extends spirally around the longitudinal axis of the Filtervornchtung 1
  • a screw axis 6 is defined, around which the guide surface 5 spirally or helically winds.
  • the gas guide element 2 with its schaufei- or screw-surface-like guide surfaces 5 forces a prevailing in the cavity of the filter device 1 flow to a spiral or spiral movement.
  • a raw gas or gas 7 to be filtered for example air
  • the filter device 1 is fed to the filter device 1 from the outside and passed or sucked via the filter medium into the inner cavity of the filter device 1.
  • the gas flow 9 undergoes, at least in part, a swirl or spiral movement by means of the gas guide element 2 before the gas flow 9 is discharged or removed from the cavity via the outlet opening 8.
  • the turbulent flow usually occurring in the filter cavity is aligned or tends to be unified. This results in a lower flow resistance or in a reduced energy requirement for a
  • outer boundary edges or outer edges 10 of the guide surfaces 5 lie at least in sections, but preferably at the inside
  • the filter device 1 comprises in the embodiment shown a hollow cylindrical
  • Filter element 12 wherein the screw axis 6 of the gas guide element 2 is aligned in alignment with the longitudinal axis of the filter element 12.
  • the outlet opening 8 is formed, while the second axial end of the filter device 1 is either gas-tight closed, or analogous to the lateral surface of the filter device 1 has a gas-permeable filter medium.
  • the filter element 12 may also be designed conical or frusto-conical. With respect to a right angle to the longitudinal axis or screw axis 6, the filter element 12 may have a circular or oval cross-sectional contour.
  • a gas guide 2 is provided with a relatively small diameter, as indicated by solid lines.
  • an outer diameter 14 of the gas-conducting element 2 can amount to between approximately 40% and less than 100%, expediently approximately 66% of an inner diameter or a clear width of the filter element 12.
  • the gas guide element 2 extends with respect to its outer diameter 14 over the entire inner diameter, i. over 100% of the inner or cavity of the filter element 12, as indicated by dashed lines.
  • the gas guide element 2 projects beyond the inner cavity or via the outlet opening 8 of the filter device 1, as shown in solid lines. According to the embodiment variant shown in dashed lines, the gas guide element 2 extends with respect to the longitudinal or screw axis 6 exclusively within the cavity of the filter device 1.
  • the outer diameter 14 of the gas-conducting element 2 can be smaller than a clear cross-sectional width or a diameter 15 of the outlet opening 8 in accordance with a first embodiment variant.
  • This holder can be carried out in various ways, in particular be implemented by a mechanical coupling and / or screw 16.
  • a partial Component of this coupling and / or screw 16 is formed on the gas guide 2 to connect the gas-conducting element 2 by a coupling or screwing firmly with the arranged on or in the filter element 12 counterpart and optionally be able to solve it again.
  • a Verschraubungsrichrung a screw is suitably chosen counter to the twist direction or Wendelungsrichrung the gas stream 9, so that the screw connection can not be solved by the force exerted on the guide surfaces 5 rotational forces.
  • a plug-in or clamping connection 16 ' is formed between the gas-conducting element 2 and the filter element 12, as was illustrated in FIG. 2 by dashed lines.
  • the gas guide element 2 is inserted by means of an extension into a corresponding, precisely fitting groove or with a recess in a corresponding, precisely fitting extension by clamping.
  • These mutually corresponding coupling or clamping elements can be formed on one end face of the gas guide diaphragm 12 and on one of the outlet opening 8 opposite boundary wall of the filter element 12.
  • the correspondingly constructed clamping force should be greater than the force acting on the gas guide element 2 in the direction of the outlet opening 8 via the gas flow 9 in order to hold the gas guide element 2 in the respective desired position.
  • the end or boundary wall opposite the outlet opening 8 can also be designed as a filter element 12 or have a filter medium.
  • the filter element 12 or the actual filter medium at least partially support elements, for example in the form of hollow cylindrical expanded metal elements, grid mats or support baskets.
  • the gas-conducting element 2 can also be supported by at least one spacer 17, which is arranged in the interior of the filter device 1 and connected in a load-transmitting manner to the gas-conducting element 2.
  • This at least one spacer 17 may be formed of a flexible material, which has a sufficiently high flexibility to deform so elastically when removing the gas guide element 2 via the outlet opening 8, that the gas guide 2 via the outlet opening 8 relatively easily from the Filter element 12 can be removed.
  • other methods which permit non-destructive removal or assembly of the gas allow guide element 2 against a worn or heavily contaminated filter element 12, are applied.
  • a laminar gas flow 9 which is as laminar as possible is also achieved in the immediate transitional section between the outlet opening 8 and an adjoining collecting or drainage channel.
  • this at least partially maintaining the fluidically advantageous, directed gas flow 9 is achieved, which would otherwise relatively quickly lose its advantageous orientation and would soon revert to a relatively turbulent flow through the abrupt end of the gas guide 2 and the filter element 12.
  • the gas-conducting element 2 is held in a rotationally fixed manner with the outer edges 10 of the guide surfaces 5 relative to the inner surfaces or the inner boundary surfaces of the gas-permeable filter element 12.
  • the gas guide channels 13, 13 'already described in FIG. 1 are formed, which result in largely separated, spiral or spiral gas streams 9.
  • the gas-conducting element 2 is not configured over the entire length of the filter device 1, but ends the gas-conducting element 2 in this embodiment at a distance 18 in front of the outlet opening 8. This gives the purified gas streams 9 the possibility of being at a distance 18 form shortly before the outlet opening 8 as a common, spiral or helical gas flow 9 and the outlet opening 8 collected to pass.
  • the guide surfaces 5 of the gas-conducting element 2 can be formed, inter alia, with regard to the respective gas streams 7 to be conducted by many different materials.
  • the gas-conducting element 2 can be formed from materials which, depending on the conditions of use, have an increased temperature and / or acid resistance.
  • the gas-conducting element 2 or its guide surface 5 is made of an extrudable material, such as plastic.
  • the gas-conducting element 2 can also be produced in an injection molding process for processing plastics or metallic materials.
  • an advantage of an extrusion process is that in a short time a large amount of gas guide elements 2 can be manufactured as rod goods and each require designs or lengths by simply cutting the bar products according to the respective Erfor - can be created.
  • the at least one curved guide surface 5 of the gas-conducting element 2 or the gas-conducting element 2 per se can also be produced by other methods, in particular by twisting, pressing, stamping, casting, sintering or the like.
  • the gas guide element 2 is formed with its spiral-like guide surfaces 5 by a strip-shaped plate member, wherein at least one of the distal ends of the plate member is rotated or twisted about the longitudinal or central longitudinal axis and the strip-shaped plate member therethrough is turned into a spiral or permanently converted into a spiral shape.
  • an injection molding method allows in a simple manner a multi-part design of the gas guide element 2, wherein individual sections are assembled via plug, screw and / or adhesive connections to a one-piece gas guide element 2.
  • relatively short, injection-molded items by conventional connection methods such as gluing, welding, screwing, plugging or tool-free mounting types, are joined together to form a multi-part, one-piece gas-conducting element 2.
  • Production-technically advantageous materials for the gas-conducting element 2, such as plastics can hardly meet the mechanical and / or chemical requirements occasionally. Such materials can be rendered more resistant or suitable by a coating 19 with other materials which are applied, for example, in a galvanizing, anodizing, powder coating or painting process.
  • the coating 19 on the gas-conducting element 2 can also be formed by a nano-coating or nano-structuring in order to achieve easy cleaning or a lower susceptibility to soiling.
  • the gas-conducting element 2 can consist of corresponding materials for such a catalytic process or be coated therewith. It is expedient to perform the guide surfaces 5 of the gas guide element 2 is not gas-tight, but to give the guide surfaces 5 a certain diffusion possibility for certain gases or molecules.
  • the material of the guide surfaces 5 of the gas guide element 2 has microscopically small openings 20 in order to allow such diffusion.
  • the corresponding guide surfaces 5 or gas guide elements 2 can be made wholly or only in sections of membrane-like or vapor-permeable materials.
  • the filter device 1 or its filter element 12 in cross-section at least approximately circular, in particular to carry out hollow cylindrical, structurally and fluidically advantageous.
  • the cross-sectional shape of the hollow body 21 may also be selected oval or elliptical.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the filter device 1 according to FIG. 2 corresponding to the sectional lines III-III in FIG. 2.
  • the embodiments of the gas-conducting elements 2 described above are illustrated on the one hand in solid lines and on the other hand in dashed lines.
  • the cutting axis was chosen so that the previously described Steckgent. Clamping connection 16 ', which serves for the rotationally fixed mounting or simple mounting of the gas-conducting element 2 within the filter element 12, is once again shown diagrammatically.
  • the end face of the gas conduction element 2 opposite the outlet opening 8 is held in a receiving groove.
  • the guide surfaces 5 of the gas guide 2 largely separated gas guide channels 13, 13 'in the hollow body 21 of the filter device 1 are clear from this.
  • FIGS. 4, 5 show a further embodiment of a gas-conducting element 2 within the hollow body 21 of the filter device 1.
  • the gas guide element 2 is designed to be four-shaped.
  • the guide surfaces 5 of the gas-conducting element 2 in conjunction with the inner boundary walls of the hollow body 21, subdivide the inner cavity 24 of the filter element 12 into four parallel gas guide channels 13-13 '' 'according to example.
  • the gas guide element 2 lies with its outer edges 10 against the inner boundary surfaces of the
  • four essentially separate gas ducts 13-13 '" which due to the gas-permeable filter element 12 and due to missing or barely expedient seals between the outer edges 10 and the inner boundary surfaces of the hollow body 21 only spatially separated from each other - are.
  • a positionally stable mounting of the gas-conducting element 2 is achieved by the contact points of the outer edges 10 of the guide surfaces 5 with the inner boundary surfaces of the filter element 12.
  • the gas guide element 2 thus also forms an inner support body for the filter element 12 or for its filter medium. Separate support baskets, which are often formed from a hollow cylindrical expanded metal body, can thus be saved.
  • the gas-conducting element 2 advantageously also assumes a supporting function for a frequently relatively unstable filter element 12, which may be formed, for example, from folded or multilayered filter paper. If appropriate, the gas-conducting element 2 can also be adhesively bonded or welded to the filter element 12 at individual contact points.
  • a two- or multi-channel embodiment of the gas-conducting element 2 can also be advantageous, in particular, if, due to the size or diameter of the filter device 1 and / or due to the speed and / or density of the gas 7 to be filtered practicable spiral or spiral flow only then forms when the volume of the individual gas streams 9 and Gasleitkanäle 13-13 '"is reduced accordingly.
  • the gas-conducting element 2 can be located at a distance 22 in front of an end opening 8 opposite the outlet opening 8. Limit wall of the filter element 12 ends or begin. The gas-conducting element 2 thus does not extend as far as the end wall or boundary wall of the filter element 12 which is closed in a gas-tight manner or with a filter medium.
  • the gas-conducting element 2 is predominantly associated with the outlet opening 8 in order to achieve a lamellar gas flow or an as-ordered one as possible To achieve flow outlet.
  • the formation of a gas guide element 2 in the end opening 8 facing away from the end portion of the filter element 12 is therefore not absolutely necessary. Among other things, this cost and weight savings are possible.
  • the gas-conducting element 2 can be positioned near the outlet opening 8 and extend in about 2 to 90%, in particular 5 to 50%, preferably 3 to 33% of the axial length 3 of the filter element 12 or its cavity 24.
  • the gas guide element 2 is also possible to arrange the gas guide element 2 at an axial distance from the outlet opening 8. Furthermore, it is possible to distance the gas-conducting element 2 with respect to the outlet opening 8 and with respect to the boundary wall of the filter element 12 opposite thereto.
  • FIGS. 6, 7 show a further embodiment of a gas-conducting element 2 with screw-shaped or helically extending guide surfaces 5.
  • the guide surfaces 5 are recessed along the screw axis 6 or at least one axially extending aperture in the gas guide element 2 is formed around the screw axis 6. This means that inner boundary edges of the guide surfaces 5 and of the gas guide element 2 run at a radial distance 23 to the longitudinal or screw axis 6 of the gas guide element 2, so that along the screw axis 6, a preferably continuously extending or partially formed, centrally positioned flow channel results.
  • a gas 7 entering the cavity 24 via the filter element 12 is directly aligned by the guide surfaces 5 of the gas-conducting element 2 formed on the inner boundary surface of the filter element 12 in order to prevent turbulent flows or turbulence. prevent or minimize it as early as possible.
  • a gas stream 9 can then form which is guided by the outer guide surfaces 5 of the gas guide element 2 radially spaced from the screw axis 6.
  • This refinement with guide surfaces 5 extending peripherally to the screw axis 6 can be advantageous, above all, in the case of relatively high volume flows or voluminous gas flows 9 in the region in front of the outlet opening 8.
  • an overly large-area guide surface 5 would only cause an increased flow resistance.
  • the guide surfaces 5 of the gas guide element 2 should therefore be made as small as possible with a view to minimizing the flow resistance.
  • the outer diameter of the gas-conducting element 2 can be made smaller than the inner, clear diameter of the filter element 12, as illustrated in FIG. 2.
  • a central release or a breakthrough running at least in sections along the screw axis 6 can be carried out, as was illustrated in FIG.
  • a central exemption or a longitudinally extending flow channel in the gas-conducting element 2 is also advantageous for filter devices 1 or filter systems in which a cleaning device is used which operates with compressed-air pulses.
  • These compressed air pulses are generated in the interior of the filter element 12.
  • These cleaning devices thus often clean the filter element 12 with targeted compressed air pulses, which are conducted into the cavity 24.
  • a centrally or centrally released gas-conducting element 2, as described above, permits a simple introduction of such compressed-air flows into the cavity 24 and the highest possible effectiveness with respect to the filter element 12. In particular, an increased efficiency is achieved after pressure losses are largely avoided.
  • the filter element 12 can be better viewed through the central or axially parallel cavity in the gas guide 2 with respect to maintenance. In particular, a simpler, visual inspection of the inner boundary surfaces in terms of any damage or heavy soiling is possible.
  • the fastening of the gas-conducting element 2 within the filter element 12 or the filter device 1 to a corresponding mounting or holding flange can also be carried out via the central cavity in the gas-conducting element 2 in a simple and practical manner. In addition, any coupling and / or screw connections can be easily achieved with appropriate tools.
  • Fig. 8 the embodiment of a single gas guide element 2 or more juxtaposed gas guide elements 2, 2 'with varying or different diameters 25 and 25' is illustrated.
  • a single gas guide element 2 or more juxtaposed gas guide elements 2, 2 'with varying or different diameters 25 and 25' is illustrated.
  • Fig. 8 some combination or variation possibilities with respect to the diameter 25 of the gas guide element 2 are shown by way of example.
  • the gas guide 2 may be conically tapered or conical or frusto-conical in side view, wherein the tapered in diameter 25, axial end portion of this conical gas guide element 2 of the outlet opening 8 may be assigned or facing, as shown in Fig. 8 by way of example , Alternatively, it is also possible to assign the comparatively narrow, axial end section of the screw-shaped gas-conducting element 2 to the end of the filter element 12 opposite the outlet opening 8, and the second end section of the conical gas-conducting element 2, which has a relatively large diameter 25, near the outlet opening 8 provided.
  • the gas flow 9 can be shaped or uniformly aligned by a multi-passage gas guide element 2 '.
  • the gas stream 9, which is relatively small in relation to the volume flow is replaced by a plurality of gas guide channels 13, 13 ', a sufficiently pronounced swirl or spiral motion.
  • the outlet opening 8 facing the end portion of the diameter 25 of the multi-gas conducting element 2 is relatively small compared to the diameter of the gas guide element 2 in the region of the opposite end portion.
  • these embodiments relate not only to the cone-shaped gas guide element 2 described in FIG. 8, but such a conical shape can also be used in the embodiments of the gas guide element 2 according to FIG.
  • a hollow conical gas guide element 2 may be formed, wherein the recess along the screw axis 6 is hollow-conical or the central flow channel in the gas guide element 2 has a conical shape.
  • FIG. 9 shows the embodiment of a gas-conducting element 2, in which the gas-conducting element 2 additionally fulfills the function of a supporting element, as is the case with the use of so-called
  • Bag filters or filter devices 1 with flexible, stocking or bag-like filter media is expedient.
  • the formflexible filter material 26 would not maintain its hollow body-like shape when pressurized via the gas 7. It is essential that the gas-conducting element 2 inserted into the bag-shaped filter material 26, as exemplified in FIG. 8, also fulfills the function of a support element for the flexible filter material 26.
  • the hitherto customary lattice-type support baskets in so-called bag filters can be replaced in a simple manner by a gas guide element 2 supporting the filter sock or the filter material 26 in accordance with at least one embodiment described herein.
  • the flexible filter material 26 can wrap the gas guide 2 relatively loosely, so that it does not abut the outer edges 10 of the guide surfaces 5 of the gas guide 2 in the inactive or pressureless state of the filter device 1, as shown in Fig. 9 with dashed lines was presented.
  • the flexible filter material 26 abuts the outer edges 10 of the guide surfaces 5 in sections. These outer edges 10 thus provide the shape or outline contours of the flexible filter material 26.
  • the gas-conducting element 2 can completely or even partially replace a conventional support basket with respect to various parameters of the gases 7 to be filtered, such as, for example, flow velocity or throughput volume.
  • a purified gas stream 9 entering the interior of the sack-like filter medium 26 can be diverted as much as possible from the outlet opening 8 by means of the gas-conducting element 2, which represents a fluidic bottleneck, as it were.
  • FIG. 10 shows a gas-conducting element 2, which at the same time represents or forms a holding or mounting adapter for filter elements 12.
  • at least one connection and / or sealing surface 28 for a cartridge-like filter element 12, for example is formed on a support body 27 of the gas-conducting element 2.
  • the gas guide element 2 is screw-shaped or helical in accordance with the preceding descriptions and has at least one guide surface 5 wound around a screw axis 6.
  • this gas-conducting element 2 also comprises a support body 27 with adequate connection and / or sealing surfaces 28. These connection and / or sealing surfaces 28 make it possible to insert the gas-conducting element 2 into standard filter elements 12, as shown in FIG. lated lines.
  • a geometrically corresponding filter element 12 can by a standard
  • Plug, KJemm- and / or screw connection with the support body 27 of the gas guide element 2 are coupled.
  • FIG. 10 also shows an embodiment of the gas-conducting element 2 or its guide surfaces 5 with different or varying angles of inclination 29.
  • the pitch angle 29 is a measure of the number of slopes of the gas guide element 2 per unit length.
  • a high pitch angle 29 means that within a certain unit of length only a relatively small number of pitches are provided, with a low pitch angle 29 allows a relatively high number of slopes or turns.
  • a low-voluminous gas flow 9 can be forced into a sufficient swirl or spiral flow in the section facing away from the outlet opening 8 due to a low pitch angle 29.
  • An unchanged low pitch angle 29 could obstruct the increasing in terms of volume and / or speed gas flow 9 in its throughput when approaching the outlet opening 8.
  • the guide surfaces 5 may have a constant or varying pitch angle 27 from a range with a lower limit of 10 °, in particular 20 °, preferably 35 °, and an upper limit of 80 °, in particular 70 °, preferably 55 °.
  • the respective effects of the gas-conducting element 2 can thus also be used with existing filter devices 1 or filter systems.
  • the support body 27 is designed in the manner of a holding or mounting adapter, so that existing filter systems can be easily retrofitted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung (1) zur Reinigung eines emissionsbeladenen Gases (7), umfassend einen Hohlkörper (21), der mit einer Begrenzungsfläche (11) einen reingasseitigen Hohlraum (24) von einem rohgasseitigen Außenraum trennt. Zumindest ein Teilabschnitt der Begrenzungsfläche (11) ist durch ein gasdurchlässiges Filterelement (12) zur Abtrennung von beispielsweise partikelartigen Emissionen aus einem vom Außenraum durch das Filterelement (12) in den Hohlraum (24) strömenden Gases (7) gebildet. Zudem ist in der Begrenzungsfläche (11) mindestens eine Austrittsöffhung (8) zur Abfuhr eines gefilterten Gasstromes (9) aus dem Hohlraum (24) ausgebildet. Dabei ist in dem vom Filterelement (12) zur Austrittsöffnung (8) führenden Strömungsweg zumindest ein Gasleitelement (2) mit zumindest einer schraubflächenartigen Leitfläche (5) angeordnet, wobei eine Schraubachse (6) der Leitfläche (5) in Richtung zur Austrittsöffhung (8) weist.

Description

Filtervorrichtung zur Reinigung eines emissionsbeladenen Gases und hierbei eingesetztes Gasleitelement
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reinigung eines emissionsbeladenen Gases, umfassend einen Hohlkörper, der mit einer Begrenzungsfläche einen reingasseitigen Hohlraum von einem rohgassei t igen Außenraum trennt, wobei zumindest ein Teilabschnitt der Begrenzungsfläche ein gasdurchlässiges Filterelement zur Abtrennung von beispielsweise partikelartigen Emissionen aus einem vom Außenraum durch das Filterelement in den Hohl- räum strömenden Gases aufweist, sowie mindestens eine Austrittsöffnung in der Begrenzungsfläche zur Abfuhr eines gefilterten Gasstromes aus dem Hohlraum umfasst.
Zum Anwendungsgebiet solcher Filtervorrichtungen zählen die Reinigung von mit Partikeln beladenen Gasströmen, insbesondere von mit Staub beladenen Luftströmen. Typische Aus- führungsformen solcher Filtervorrichtungen sind beispielsweise als Patronenfilter oder als
Schlauchfilter bekannt.
Die Filtervorrichtung wird dazu beispielsweise in einem Gehäuse einer Filteranlage oder aber an der Außenseite bzw. an einem distalen Ende eines Strömungskanals für zu reinigende Rohgase montiert. Das Gehäuse einer entsprechenden Filteranlage ist üblicherweise in zwei Kammern, insbesondere in eine Rohgaskammer und eine Reingaskammer unterteilt. Die FiI- tervorrichtung, insbesondere deren Filtermedium ist dabei bevorzugt in der Rohgaskammer angeordnet, wobei die mit Partikeln beladene Luft üblicherweise mittels eines Unterdruckerzeugers, z.B. in Form eines Sauggebläses oder dgl., in die Rohgaskammer eingebracht und durch das Filterelement bzw. dessen Filtermedium geführt wird.
In konstruktiver Hinsicht sind solche Filtervorrichtungen häufig als Hohlkörper, insbesondere als Hohlzylinder ausgeführt, wobei das Filterelement bzw. Filtermedium zumindest den Mantelabschnitt der Filtervorrichtung ausbildet. Das Filtermedium kann dabei durch ein gasdurch- lässiges Gestrick- bzw. Papierpaket, ein gasdurchlässiges Gewebe- bzw. Textilelement oder durch ein sonstiges Element mit filternder Wirkung gegenüber schwebenden Partikeln bzw. Aerosolen gebildet sein. Das Filtermedium bildet also teilweise oder zur Gänze die äußeren Begrenzungsflächen der Filtervorrichtung aus und stellt eine filternde Strömungsverbindung zwischen der Rohgasseite und der Reingasseite dar. Das Filtermedium kann dabei durch zumindest ein Stützelement, insbesondere durch einen inneren und/oder äußeren Stützkorb vor ungewollten Abweichbewegungen bzw. Zerstörungen aufgrund des Strömungsdruckes bzw. Strömungsunterdruckes gesichert sein. Wenn der mit Partikeln beladene Gasstrom durch das Filtermedium strömt, wird zumindest ein gewisser Anteil bzw. ein bestimmter Größenbereich der im Gasstrom enthaltenen Emissionen in Form von festen und/oder flüssigen Partikeln aus dem Gasstrom abgeschieden. Ein vergleichsweise reiner Gasstrom verlässt sodann die Filtervorrichtung über deren Austrittsöffnung und kann dann in die Reingaskammer strömen oder direkt in die unmittelbare Umgebung entweichen.
Bei solchen Filtervorrichtungen beträgt die Filteroberfläche, insbesondere die Eintrittsfläche für das Rohgas in das Filtermedium, häufig ein Vielfaches der vorhandenen bzw. verfügbaren Austrittsfläche, also des lichten Querschnitts der Austrittsöffnung für das Reingas aus der Filtervorrichtung. Das Rohgas, welches dem gasdurchlässigen Filterelement zugeführt wird bzw. dieses durchströmt, ist dabei ungerichtet. Im Hohlraum der Filtervorrichtung bildet sich unter anderem aufgrund der räumlichen Umgrenzung durch das Filtermedium und aufgrund der Einströmung von Roh- bzw. Reingas aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen und Positionen eine örtlich begrenzte, turbulente Gasströmung aus. Charakterisierend für turbulente Gasströmungen sind dabei viele kleine Einzelwirbel, welche den Strömungswider- stand der Filtervorrichtung erhöhen können. Diese Strömungswirbel bilden sich meist direkt an der inneren Begrenzungsfläche bzw. im Hohlraum des Filterelementes aus und haben einen erhöhten Strömungswiderstand zur Folge. Dieser erhöhte Strömungswiderstand muss entweder über eine erhöhte Leistungsaufnahme der Unter- bzw. Überdruckerzeuger wieder ausgeglichen werden bzw. ist die Durchsatz- oder Filterleistung des Filterelementes bei gleich blei- bendem Strömungs- bzw. Unterdruck beeinträchtigt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, den Strömungswiderstand einer Filtervorrichtung zu reduzieren und den Wirkungsgrad einer gattungsgemäßen Filtervorrichtung bzw. einer damit ausgestatteten Filteranlage zu verbessern.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1, beziehungsweise durch ein Gasleitelement gemäß Anspruch 19 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung eines eine schraubflächen- bzw. wendelartige Leitfläche umfassenden Gasleitelements, welches in Richtung zur Austrittsöffnung aus der Filtervorrichtung weist bzw. zumindest teilweise im Hohlraum verläuft, ist eine vorteilhafte Verringerung des Strömungswiderstandes in Bezug auf den Durch- bzw. Austritt des Gases erzielbar. Insbesondere wird das Reingas im Hohlraum der Filtervorrichtung zumindest teilweise gerichtet bzw. vergleichsweise einheitlich ausgerichtet, sodass das Reingas in Bezug auf die relativ enge Austrittsöffnung leichtgängiger bzw. zielgerichteter aus dem Hohlraum austreten bzw. entweichen kann.
Mittels dem Gasleitelement wird der Gasströmung zumindest abschnittsweise eine Drallbzw. Spiralbewegung gezielt aufgezwungenen, sodass gewissermaßen ein kontrollierter Gaswirbel entsteht. Insbesondere werden unkontrolliert verlaufende Strömungen bzw. chaotische Wirbelbildungen im Hohlraum weitgehend unterbunden bzw. reduziert und kann sich verstärkt bzw. vergleichsweise schneller eine gerichtete Strömung ausbilden.
Insbesondere sind die turbulenten Strömungen bzw. Gaswirbel im Inneren der Filtervorrichtung reduziert bzw. sind diese durch den Einsatz des angegebenen Gasleitelementes weniger stark ausgeprägt, was zu einer Verringerung des Strömungswiderstandes führt. Dies ist vor allem auf den durch das Gasleitelement erzeugten drallr bzw. spiralförmig verlaufenden Reingasstrom zurückzuführen. Dadurch kann entweder ein erhöhter Gasdurchsatz bei gleicher Leistung des Unter- bzw. Überdruckerzeugers oder ein gleich hoher Gasdurchsatz bei reduzierter Leistung des Unter- bzw. Überdruckerzeugers erzielt werden. Durch die erhöhte Durchsatzleistung bei gleicher elektrischer Antriebsleistung können bestehende Filteranlagen eine höhere Filterleistung bzw. eine bessere Filterperformance erreichen.
Ferner können durch das gleich bleibende Gasdurchsatzvolumen bei geringerer, erforderlicher Antriebsleistung bzw. Betriebsenergie deutliche Einsparungen hinsichtlich der Auslegung der elektrischen Antriebe und bei den Energiekosten für den laufenden Betrieb erzielt werden. Insbesondere bei Großanlagen mit hohem Energiebedarf ist dabei ein erhöhtes Energiesparpo- tential gegeben. Zudem ist auch bei bereits vorhandenen Filteranlangen, welche mit den erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen nachgerüstet bzw. ausgestattet werden, eine bessere Ausnutzung, insbesondere ein höherer Wirkungsgrad, erzielbar. Jedenfalls ist auch ein Einsatz bei bestehenden Anlagen problemlos möglich, nachdem durch eine Nachrüstung der gekenn- zeichneten Gasleitelemente die oben beschriebenen, vorteilhaften Wirkungen erzielt werden können, ohne eine bestehende Filteranlage mit großem finanziellen Aufwand erweitern bzw. umbauen zu müssen. Nachdem derartige Umrüstungen außerdem relativ kurzfristig umgesetzt werden können, ist eine kostenintensive bzw. länger andauernde Stillsetzung von Produkti- ons- bzw. Bearbeitungsanlagen kaum erforderlich.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 besitzt der Hohlkörper eine strömungstechnisch und auch herstellungstechnisch günstige Form. Außerdem wird dadurch eine örtliche Aggregation von abgeschiedenen Partikeln weitgehend vermieden bzw. eine möglichst gleichmäßi- ge Verteilung über die gesamte, verfügbare Filterfläche erzielt.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 3, kann eine relativ intensive Gleichrichtung bzw. Vereinheitlichung der Strömungsrichtung einer im Hohlraum der Filtervorrichtung vorherrschenden Gasströmung erzielt werden.
Das Gasleitelement kann vor allem beim Vorliegen von konstruktiven Verhältnissen gemäß Anspruch 4 seine optimierende Wirkung in Bezug auf das Strömungsverhalten bzw. den Strömungswiderstand entfalten.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist eine einfache Herstellung des Gasleitelementes ermöglicht, wodurch die Kosten für die Implementierung des Gasleitelementes möglichst gering gehalten werden können.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 6, nach welchen das Gasleitelement mehrere Leitflächen zur Gasfuhrung besitzt. Dadurch können unter anderem die Einzelkräfte auf die jeweiligen Leitflächen reduziert werden. Außerdem werden dadurch mehrere, im Wesentlichen parallel verlaufende, spiralförmige Strömungskanäle mit jeweils relativ kleinem Strömungsquerschnitt geschaffen, wodurch sich eine bessere Ausrichtung bzw. Homogenisierung der Gasströmung einstellen kann.
Durch die Ausgestaltung in Anspruch 7 kann eine Kontaktierung der Leitflächen an den Begrenzungsflächen erfolgen, wodurch den Leitflächen des Gasleitelementes eine höhere Stabilität verliehen werden kann. Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 8 kann das Gasleitelement optimal an verschiedene Dichtegrade und Strömungsgeschwindigkeiten der zu filternden Gase angepasst und somit die Gasleitung in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Parameter optimiert werden.
Entsprechend den Maßnahmen gemäß Anspruch 9 ist entlang der Schraubachse ein Hohlraum bzw. Strömungskanal ausgebildet, welcher besonders für Reinigungsmechanismen oder Reinigungsarbeiten, für visuelle Überprüfungen des Filtermediums, für Wartungstätigkeiten und/oder für die Montage des Gasleitelementes von Vorteil ist. Beispielsweise kann dadurch die Einbringung von Reinigungs-Druckluft in das Innere der Filtervorrichtung vereinfacht bzw. effizienter gestaltet werden. Ferner ist dadurch im Zentrum der Filtervorrichtung bzw. entlang der Schraubachse des Gasleitelementes ein Strömungskanal ausgebildet, welcher auch strömungstechnische Vorteile bieten kann.
Durch die Ausgestaltung des Gasleitelements nach Anspruch 10 können im Hohlraum der Filtervorrichtung mehrere, zumindest räumlich voneinander getrennte, aber nicht unbedingt gasdicht voneinander abgetrennte Gasleitkanäle aufgebaut werden, in welchen jeweils Gasströme geführt bzw. ausgerichtet werden.
Die Steigung der Leitflächen gemäß dem Anspruch 1 1 versetzt den gefilterten Gasstrom im Hohlraum der Filtervorrichtung in die angestrebte Drall- bzw. Spiralbewegung, wodurch die Strömungsoptimierenden Eigenschaften des Gasleitelements bewirkt werden. Die Steigung der Leitflächen, d.h. der Umdrehungswinkel bzw. die Anzahl der vollen Umdrehungen der Gasleitfläche in Bezug auf die Schraubachse kann dabei je nach Strömungsgeschwindigkeit, Dichte des gefilterten Gase und des Volumens des Gasstromes verschiedene, jeweils günstige Werte aufweisen. Insbesondere ist die Form der Leitflächen bzw. die Ausgestaltung des Gasleitelementes von Parametern des Gases und von den konstruktiven Verhältnissen bzw. Dimensionen der Filtervorrichtung abhängig, um eine möglichst optimale Drall- oder Spiralbewegung des Reingases zu erzielen.
Durch die Maßnahmen nach Anspruch 12 kann die Anzahl der Umkreisungen des Gasstromes in Bezug auf die Schraubachse des Gasleitelements in einfacher Art und Weise den jeweiligen Erfordernissen bzw. Bedingungen angepasst werden. Mit höherem Steigungswinkel wird dabei die Anzahl der Umkreisungen der Leitfläche um die Schraubachse des Gasleitelementes weniger, wodurch auch der Strömungswiderstand niedrig gehalten wird. Mit niedrigem Steigungswinkel kann eine höhere Anzahl von Leitelementen bzw. eine großflächigere Leitfläche ausgebildet werden, wodurch zwar der Homogenisierungsgrad im Gasstrom steigt, der Strömungswiderstand aber erhöht wird.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 13 wird sichergestellt, dass die während des Filterbetriebes im Inneren der Filtervorrichtung vorherrschende Gasströmung möglichst laminar aus- bzw. weiterströmt. Insbesondere werden dadurch nach dem Durchtritt des Gasstromes durch das Filtermedium bzw. beim Eintritt von Gasströmungen in den Hohlraum der Filtervorrich- tung zwangsweise auftretende Strömungsturbulenzen möglichst vermieden bzw. zumindest kurz vor dem Austritt aus der Filtervorrichtung in eine vergleichsweise laminare bzw. gerichtete Strömung konvertiert.
Bei der Ausbildung nach Anspruch 14 ist von Vorteil, dass das Filtermedium, insbesondere eine so genannte Filterpatrone bzw. ein Filterstrumpf, beim Erreichen der maximalen Einsatzdauer in einfacher Art und Weise ersetzt und das im wesentlichen wartungsfreie Gasleitelement weiterhin genutzt werden kann. Dadurch sind möglichst niedrige Betriebs- bzw. Wartungsaufwendungen erzielbar. Außerdem kann dadurch eine möglichst intensive bzw. gründliche Reinigung des Filtermediums, beispielsweise unter Anwendung von Pressluft, erzielt werden, nachdem das Filtermedium ausgehend von der dem Hohlraum zugewandten Innenfläche einer möglichst vollflächigen Druckbeaufschlagung bzw. Abreinigung unterzogen werden kann.
Von Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 15, da dadurch das Gasleitelement in Art eines Befestigungs- bzw. Montageadapters ausgebildet ist, an welchem standardmäßig verfügbare Filterelemente angebracht und bei Bedarf von einem bevorzugt ortsfest monierten Adapter problemlos wieder abgenommen werden können, um beispielsweise Reinigungs-, Tausch- oder sonstige Wartungsarbeiten einfach und kurzfristig vornehmen zu können. Die mechanischen Verbindungselemente sind dabei durch Kupplungsorgane, insbesondere durch Fortsätze bzw. Vertiefungen gebildet, welche mit korrespondierenden Kupplungsorganen am Filterelement bzw. Filtermedium in und außer formschlüssige Verbindung versetzbar sind. Die Maßnahme gemäß Anspruch 16 ermöglicht eine einfache und kostenoptimierte Herstellung des Gasleitelementes und einen möglichst wirtschaftlichen Einsatz der angegebenen Filtervorrichtung.
Bei der Ausbildung gemäß Anspruch 17 ist von Vorteil, dass das Gasleitelement außerdem die Funktion eines Stützkörpers für das Filtermedium übernimmt. Vor allem bei so genannten Schlauchfilteranlagen mit einem formflexiblen bzw. in sich relativ instabilen, sack- oder strumpfartigen Filterelement bzw. Filtermedium ist dies ein wesentliches Kriterium für eine hohe Wirksamkeit der entsprechenden Filtervorrichtung. Insbesondere die Aussenkanten der Leitflächen des Gasleitelementes übernehmen dabei eine Stützfunktion, sodass bisher übliche Stützkörbe mit gitterartigen Strukturen erübrigt werden können. Das heißt, dass das angegebene Gasleitelement einerseits das flexible, zumeist sackartige Filtermedium stützt, wodurch die gewünschte Formstabilität bzw. hohlkörperartige Form des Filterstrumpfes bzw. Filtersackes gewährleistet ist, und andererseits eine verbesserte bzw. strömungsoptimierte Ab- bzw. Weiterleitung des Reingases aus dem Filterstrumpf bewirkt wird.
Auch durch, die Ausführung nach Anspruch 18 kann eine Strömungsoptimierende Funktion erzielt werden, da hierbei auch nach der Austrittsöffnung der Filtervorrichtung ein Gasleitelement "ausgebildet ist, wodurch eine unmittelbare Umwandlung der gerichteten Strömung in eine turbulente Strömung hintan gehalten werden kann. Insbesondere erstreckt sich dabei das innen angeordnete bzw. ein zusätzliches Gasleitelement über die Austrittsöffnung hinaus, um den zumindest teilweise gerichteten Gasstrom auch nach der Austrittsöffhung aus dem Filterelement noch innerhalb eines bestimmten Übergangsabschnittes aufrecht zu erhalten.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 19 gelöst.
Ein sich durch die Merkmale in Anspruch 19 ergebender Vorteil liegt darin, dass das Gasleitelement in einfacher Art und Weise auch bei bereits vorhandenen Filtervorrichtungen eingesetzt werden kann. Insbesondere können bereits bestehende Filteranlagen mit einem Gasleit- dement nachgerüstet werden, ohne dass an den jeweiligen Filteranlagen aufwendige Umbauarbeiten erforderlich sind. Dadurch können auch bereits bestehende Anlagen eine höhere Filterleistung bzw. einen besseren Wirkungsgrad erreichen. Andererseits kann die Filterleistung bzw. der Volumenstrom im Wesentlichen beibehalten werden, jedoch kann durch das Gasleit- element eine Verringerung der erforderlichen Antriebenergie, insbesondere des elektrischen Energieverbrauchs des Unter- bzw. Überdruckerzeugers erzielt werden.
Analog dazu kann bei einer Verbrennungskraftmaschine, welche im Ansaugkanal für die Verbrennungsluft mit der gekennzeichneten Filtervorrichtung ausgestattet bzw. mit dem angegebenen Gasleitelement versehen ist, der Wirkungsgrad verbessert bzw. die verfügbare Abtriebsleistung gesteigert werden. Der Einbau des Gasleitelementes erfordert dabei keine wesentliche bauliche Veränderung an der Filteranlage bzw. am Ansaugkanal.
Bei industriellen Filteranlagen kann ein Umbau bzw. eine Adaptierung in der Regel in Verbindung mit den üblichen Wartungstätigkeiten erfolgen. Vor allem dann, wenn die Filteranlage über mehrere, parallel arbeitende Filtereinheiten verfügt, kann die jeweilige Filter- bzw. Produktionsanlage ohne Abschaltung weiterbetrieben werden. Ein Produktionsbetrieb ist also durch die Implementierung von erfindungsgemäßen Gasleitelementen nicht oder nur gering- fügig beeinträchtigt. Kostenintensive Abschaltungen von Produktionslinien sind somit nicht unbedingt erforderlich.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 20 ist besonders Vorteilhaft, da dadurch eine Vorrichtung in Art eines Montage- bzw. Befestigungsadapters für ein beispielsweise patronenartiges FiI- terelement in Bezug auf das Gasleitelement geschaffen ist. Durch ausreichend abdichtende bzw. möglichst passgenaue Anschluss- und Dichtflächen am Gasleitelement bzw. an dessen Basiskörper kann die standardmäßige Filteraufnahme bzw. Kupplungsmechanik an einem herkömmlichen Filterelement in vorteilhafter Art und Weise weiterhin genutzt werden. Eine derartige Ausbildung ist dabei einerseits bei relativ kleinen Patronenfiltern für den Einsatz in Verbrennungskraftmaschinen, als auch bei Filteranlagen im Haushaltsbereich und bei industriellen Großfilteranlagen möglich.
Ein sich durch die Maßnahmen des Anspruches 21 ergebender Vorteil liegt darin, dass das Gasleitelement bzw. das Filterelement mit einfachen Handgriffen relativ rasch und bevorzugt ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen ein- bzw. ausgebaut werden kann. Dies ist insbesondere im Anwendungsbereich der Kraftfahrzeugtechnik und der Kleinfilteranlagen besonders praktikabel bzw. effizient. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Filtervorrichtung mit teilweise aufgeschnittenem Filterelement und integriertem Gasleitelement;
Fig. 2 eine Filtervorrichtung mit einem entlang der Längsachse geschnittenen Filterele- ment mit verschiedenen Ausfuhrungsformen eines Gasleitelementes;
Fig. 3 die Filtervorrichtung nach Fig. 2, geschnitten gemäß den Linien III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Filtervorrichtung im Längsschnitt mit einem multiplen Gasleitelement zur Bildung von mehreren, weitgehend voneinander getrennten Gasleitkanälen;
Fig. 5 die Filtervorrichtung nach Fig. 4, geschnitten gemäß den Linien V-V in Fig. 4;
Fig. 6 eine Filtervorrichtung im Längsschnitt mit einem Gasleitelement, welches um die Längsachse bzw. Schraubachse eine Aussparung bzw. Freistellung aufweist;
Fig. 7 die Filtervorrichtung gemäß Fig. 6, geschnitten gemäß den Linien VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8 eine Filtervorrichtung mit einem verschiedene Durchmesser aufweisenden Gasleitelement und mehreren Leitflächen in dem der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Endabschnitt der Filtervorrichtung;
Fig. 9 ein Gasleitelement in Verbindung mit einer als Schlauchfilter ausgebildeten FiI- tervorrichtung, wobei das Gasleitelement zugleich die Funktion eines Stützkörpers für einen formflexiblen, sackartigen Filterstrumpf erfüllt; Fig. 10 ein Gasleitelement in Kombination mit einem Befestigungsadapter zur austauschbaren Montage einer Filtervorπchtung, wobei das Gasleitelement bei diesem Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Schraub- bzw. Längsachse vaπierende Anstellbzw Steigungswinkel der Leitflächen aufweist.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bautet Ibezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z B. oben, unten, seitlich usw auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmaiskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfindeπsche oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren
Grenze von 1 oder großer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z B. 1 bis 1 ,7, oder 3,2 bis 8, 1 oder 5,5 bis 10.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Filtervornchtung 1 , insbesondere ein so genannter Patronenfilter, in Kombination mit einem Gasleitelement 2 veranschaulicht. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Gasleitelement 2 zumindest annähernd über die gesamte Länge 3 der Filtervornchtung 1 bzw über die gesamte axiale Länge des inneren Hohlraumes in der Filtervornchtung 1. Das Gasleitelement 2 ist dabei durch eine abwickelbare Schraubfläche 4 gebildet, welche eine schraubflächenförmige bzw. gewendelte Leitfläche 5 für Gas- bzw. Luftströmungen im Inneren der Filtervornchtung 1 bildet. Die Leitfläche 5 verläuft dabei spiralartig um die Längsachse der Filtervornchtung 1 Insbesondere ist eine Schraubachse 6 definiert, um welche sich die Leitfläche 5 spiral- oder schraubenartig windet. Das Gasleitelement 2 mit seinen schaufei- bzw. schraubflächenartigen Leitflächen 5 zwingt einer im Hohlraum der Filtervorrichtung 1 vorherrschenden Strömung eine Drall- bzw. Spiralbewegung auf. Insbesondere wird ein zu filterndes Rohgas bzw. Gas 7, wie zum Beispiel Luft, der Filtervorrichtung 1 von außen zugeleitet und über das Filtermedium in den inneren Hohlraum der Filtervorrichtung 1 geleitet bzw. gesaugt. Im inneren Hohlraum der Filtervorrichtung 1 erfährt der Gasstrom 9 mittels dem Gasleitelement 2 zumindest teilweise eine Drall- bzw. Spiralbewegung bevor der Gasstrom 9 über die Austrittsöffnung 8 aus dem Hohlraum abgeleitet bzw. abgeführt wird. Dadurch wird die im Filterhohlraum üblicherweise auftretende, turbulente Strömung ausgerichtet bzw. tendenziell vereinheitlicht. Dies resultiert in einem geringeren Strömungswiderstand bzw. in einem reduzierten Energiebedarf für einen
Über- bzw. Unterdruckerzeuger im Strömungsweg des unbehandelten Gases 7 bzw. des gefilterten Gasstromes 9.
Durch einen geringeren Strömungswiderstand der Filtervorrichtung 1 reduziert sich bei einem beispielsweise elektrisch angetriebenen Unterdruckerzeuger die benötigte Antriebsenergie.
Andererseits kann aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes bei gleichem Energieaufwand ein höherer Gasdurchsatz bzw. ein höherer Volumenstrqm durch die Filtervorrichtung 1 erzielt werden. Bei neu zu konzipierenden Anlagen können Antriebe mit vergleichsweise niedrigen Leistungswerten, insbesondere leistungsschwächere und somit kleinere elektrische Antriebsmotore gewählt werden. Dadurch können die Aufbaukosten und auch die fortlaufenden Betriebskosten von Filteranlagen, welche mit den angegebenen Filtervorrichtungen 1 bzw. Gasleitelementen 2 ausgestattet sind, gesenkt werden.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 liegen äußere Begrenzungskanten bzw. Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 zumindest abschnittsweise, bevorzugt jedoch durchgängig an inneren
Begrenzungsflächen des gasdurchlässigen Filterelementes 12 an, wodurch zwei weitestgehend voneinander getrennte Gasleitkanäle 13, 13' gebildet sind, in welchen sich weitestgehend voneinander unabhängige Gasströme 9 ausbilden können.
Die Filtervorrichtung 1 umfasst beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein hohlzylindrisches
Filterelement 12, wobei die Schraubachse 6 des Gasleitelementes 2 fluchtend zur Längsachse des Filterelementes 12 ausgerichtet ist. An einem ersten axialen Ende dieser hohlzylindrischen Filtervorrichtung 1 ist die Austritts- öffhung 8 ausgebildet, während das zweite axiale Ende der Filtervorrichtung 1 entweder gasdicht geschlossen ausgebildet ist, oder analog zur Mantelfläche der Filtervorrichtung 1 ein gasdurchlässiges Filtermedium aufweist.
Das Filterelement 12 kann aber auch kegelförmig bzw. kegelstumpfförmig ausgeführt sein. In Bezug auf einen rechten Winkel zur Längsachse bzw. Schraubachse 6 kann das Filterelement 12 eine kreisförmige oder ovale Querschnittskontur aufweisen.
Die Fig. 2, 3 zeigen eine Filtervorrichtung 1, insbesondere einen Patronenfilter mit einem zumindest teilweise im inneren Hohlraum angeordneten Gasleitelement 2. Entsprechend einer ersten Ausführungsvariante ist ein Gasleitelement 2 mit relativ geringem Durchmesser vorgesehen, wie dies mit vollen Linien angedeutet wurde. Insbesondere kann ein Außendurchmesser 14 des Gasleitelementes 2 zwischen in etwa 40% und weniger als 100%, zweckmäßiger- weise in etwa 66% eines Innendurchmessers bzw. einer lichten Weite des Filterelementes 12 - betragen. Gemäß einer alternativen, zweiten Ausführungsvariante erstreckt sich das Gasleitelement 2 in Bezug auf seinen Außendurchmesser 14 über den gesamten Innendurchmesser, d.h. über 100% des Innen- bzw. Hohlraumes des Filterelementes 12, wie dies mit strichlierten Linien angedeutet wurde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ragt das Gasleitelement 2 über den inneren Hohlraum bzw. über die Austrittsöffnung 8 der Filtervorrichtung 1 hinaus, wie dies in vollen Linien dargestellt wurde. Entsprechend der in strichlierten Linien dargestellten Ausfuhrungsvariante erstreckt sich das Gasleitelement 2 in Bezug auf die Längs- bzw. Schraubachse 6 aus- schließlich innerhalb des Hohlraumes der Filtervorrichtung 1.
Der Außendurchmesser 14 des Gasleitelementes 2 kann dabei entsprechend einer ersten Ausführungsvariante kleiner sein, als eine lichte Querschnittsweite bzw. ein Durchmesser 15 der Austrittsöffnung 8. Dadurch ist es ermöglicht, das Gasleitelement 2 auswechselbar bzw. wie- derverwendbar auszuführen. Damit das Gasleitelement 2 seine bestimmungsgemäß Funktion erfüllen kann, ist es in Bezug auf die Filtervorrichtung 1 bzw. deren Filterelement 12 verdrehfest gehaltert. Diese Halterung kann auf verschiedenste Weise ausgeführt, insbesondere durch eine mechanische Kupplungs- und/oder Schraubverbindung 16 implementiert sein. Eine Teil- komponente dieser Kupplungs- und/oder Schraubverbindung 16 ist auf dem Gasleitelement 2 ausgebildet, um das Gasleitelement 2 durch einen Kupplungs- bzw. Schraubvorgang fest mit dem am bzw. im Filterelement 12 angeordneten Gegenstück verbinden und gegebenenfalls davon wieder lösen zu können. Eine Verschraubungsrichrung einer Schraubverbindung ist zweckmäßigerweise entgegen der Drallrichtung bzw. Wendelungsrichrung des Gasstromes 9 gewählt, sodass die Schraubverbindung nicht über die auf die Leitflächen 5 ausgeübten Drehkräfte gelöst werden kann.
Entsprechend einer alternativen Ausführungsform ist zwischen dem Gasleitelement 2 und dem Filterelement 12 eine Steck- bzw. Klemmverbindung 16' ausgebildet, wie dies in Fig. 2 mit strichlierten Linien veranschaulicht wurde. Dabei wird das Gasleitelement 2 mittels einem Fortsatz in eine korrespondierende, passgenaue Nut bzw. mit einer Ausnehmung in einen korrespondierenden, passgenauen Fortsatz klemmend eingesetzt. Diese miteinander korrespondierenden Kopplungs- bzw. Klemmelemente können dabei an einem Stirnende des Gasleit- dementes 12 und an einer der Austrittsöffnung 8 gegenüber liegenden Begrenzungswand des Filterelementes 12 ausgebildet sein. Die entsprechend aufgebaute Klemmkraft sollte dabei größer sein, als die über den Gasstrom 9 auf das Gasleitelement 2 in Richtung der Austrittsöffnung 8 einwirkende Kraft, um das Gasleitelement 2 in der jeweiligen Soll-Position zu halten.
Wie in Fig. 2 weiters beispielhaft dargestellt wurde, kann auch die der Austrittsöffhung 8 gegenüber liegende Stirn- bzw. Begrenzungswand als Filterelement 12 ausgeführt sein bzw. ein Filtermedium aufweisen. Um dem Filterelement 12 mehr Stabilität zu verleihen, besteht die Möglichkeit, dem Filterelement 12 bzw. dem eigentlichen Filtermedium zumindest partiell Stützelemente zuzuordnen, beispielsweise in Form von hohlzylindrischen Streckmetall- Elementen, Gittermatten oder Stützkörben. Auch das Gasleitelement 2 kann durch wenigstens einen Abstandhalter 17, welcher im Innenraum der Filtervorrichtung 1 angeordnet und mit dem Gasleitelement 2 lastübertragend verbunden ist, gestützt werden. Dieser zumindest eine Abstandshalter 17 kann dabei aus einem weichelastischen Material gebildet sein, welches eine ausreichend hohe Flexibilität besitzt, um sich beim Entfernen des Gasleitelementes 2 via die Austrittsöffnung 8 derart elastisch verformen zu können, dass das Gasleitelement 2 über die Austrittsöffnung 8 relativ mühelos aus dem Filterelement 12 entfernt werden kann. Es können aber auch andere Verfahren, welche eine zerstörungsfreie Entfernung bzw. Montage des Gas- leitelementes 2 gegenüber einem verschlissenen oder stark verschmutzten Filterelement 12 ermöglichen, angewandt werden.
Entsprechend der vorteilhaften Ausfuhrungsvariante, bei der das Gasleitelement 2 über die Austrittsöffhung 8 hinausragt, wird auch im unmittelbaren Übergangsabschnitt zwischen der Austrittsöffnung 8 und einem daran anschließenden Sammel- bzw. Ableitungskanal eine möglichst laminare Gasströmung 9 erzielt. Insbesondere wird dadurch eine zumindest abschnittsweise Aufrechterhaltung des strömungstechnisch vorteilhaften, gerichteten Gasstromes 9 erzielt, welcher ansonsten durch das abrupte Ende des Gasleitelementes 2 bzw. des Filterelementes 12 relativ bald seine vorteilhafte Ausrichtung verlieren und rasch wieder in eine relativ turbulente Strömung übergehen würde.
Gemäß der in den Fig. 2, 3 in strichlierten Linien dargestellten Ausführungsvariante ist das Gasleitelement 2 mit den Außenkanten 10 der Leitflächen 5 gegenüber den Innenflächen bzw. den inneren Begrenzungsflächen des gasdurchlässigen Filterelements 12 verdrehfest gehaltert. Dadurch bilden sich die in Fig. 1 bereits beschrieben Gasleitkanäle 13, 13' aus, welche wei- testgehend voneinander getrennte, drall- bzw. spiralförmige Gasströme 9 ergeben. Das Gasleitelement 2 ist bei dieser Variante nicht über die gesamte Länge der Filtervorrichtung 1 ausgestaltet, sondern endet das Gasleitelement 2 bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Ab- stand 18 vor der Austrittsöffnung 8. Dies gibt den gereinigten Gasströmen 9 die Möglichkeit, sich in einem Abstand 18 kurz vor der Austrittsöffnung 8 als gemeinsamer, spiral- oder schraubenförmig verlaufender Gasstrom 9 auszubilden und die Austrittsöffnung 8 gesammelt zu passieren.
Die Leitflächen 5 des Gasleitelements 2 können unter anderem im Hinblick auf die jeweils zu leitenden Gasströme 7 durch vielerlei Materialien gebildet sein. Insbesondere kann das Gasleitelement 2 aus Materialien gebildet sein, welche je nach Einsatzbedingungen eine erhöhte Temperatur- und/oder Säurebeständigkeit aufweisen. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Gasleitelement 2 bzw. dessen Leitfläche 5 aus einem extrudierbaren Ma- terial, wie zum Beispiel Kunststoff, gefertigt. Alternativ kann das Gasleitelement 2 auch in einem Spritzgießverfahren zur Verarbeitung von Kunststoffen oder metallischen Werkstoffen hergestellt sein. Dies ist hinsichtlich variabler Steigungen der Leitflächen 5 und/oder einer Mehrgängigkeit des Gasleitelementes 2 eine schnell zu realisierende, gut reproduzierbare und kosten günstige Methode zur Herstellung solcher Gasleitelemente 2. Dem gegenüber liegt ein Vorteil eines Extrusionsverfahrens darin, dass in kurzer Zeit eine hohe Menge an Gasleitelementen 2 als Stangenware gefertigt werden kann und die jeweils benötigen Ausführungen bzw. Längen durch einfaches Ablängen der Stangenware entsprechend den jeweiligen Erfor- dernissen geschaffen werden können.
Die wenigstens eine, bogenförmig geschwungene Leitfläche 5 des Gasleitelementes 2 bzw. das Gasleitelement 2 per se, kann aber auch durch sonstige Verfahren, insbesondere durch Verwinden, Pressen, Stanzen, Gießen, Sintern oder dgl. hergestellt werden.
Entsprechend einer vorteilhaften, da einfach herzustellenden Ausführungsform ist das Gasleitelement 2 mit seinen spiralartigen Leitflächen 5 durch ein streifenförmiges Plattenelement gebildet, wobei zumindest eines der distalen Enden des Plattenelementes um die Längs- bzw. Mittellängsachse gedreht bzw. verwunden wird und das streifenförmige Plattenelement da- durch zu einer Spirale gedreht ist bzw. dauerhaft in eine Spiralenform überführt ist.
Die Anwendung eines Spritzgießverfahrens ermöglicht in einfacher Art und Weise eine mehrteilige Ausführung des Gasleitelementes 2, wobei einzelne Teilstücke über Steck-, Schraub- und/oder Klebeverbindungen zu einem einstückigen Gasleitelement 2 zusammengesetzt sind. Insbesondere können relativ kurze, spritzgegossene Einzelteile durch herkömmliche Verbindungsmethoden, wie zum Beispiel Kleben, Schweißen, Schrauben, Stecken oder durch werkzeuglose Befestigungsarten, zu einem mehrteiligen, einstückigen Gasleitelement 2 zusammengefügt werden. Herstellungstechnisch vorteilhafte Materialien für das Gasleitelement 2, wie zum Beispiel Kunststoffe, können den mechanischen und/oder chemischen Anforderun- gen fallweise kaum entsprechen. Solche Materialien können dabei durch eine Beschichtung 19 mit anderen Materialien, welche beispielsweise in einem Galvanisierungs-, Eloxier-, PuI- verbeschichtungs- oder Lackierprozess aufgebracht werden, resistenter bzw. tauglich gemacht werden. Somit ist es möglich, ein günstiges Basismaterial mit einer relativ widerstandsfähigen Beschichtung 19 zu versehen. Die Beschichtung 19 am Gasleitelement 2 kann auch durch eine Nano-Beschichtung bzw. Nano-Strukturierung gebildet sein, um ein leichte Reinigung bzw. eine geringere Anfälligkeit gegenüber Verschmutzungen zu erzielen. Weiters kann es vorteilhaft sein, das Gas 7 bzw. den gereinigten Gasstrom 9 bereits in der Filtervorrichtung 1 mit Hilfe von Katalysatoren chemisch zu bearbeiten. Das Gasleitelement 2 kann dazu aus entsprechenden Materialien für ein solches katalytisches Verfahren bestehen bzw. damit beschichtet sein. Dabei ist es zweckmäßig, die Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 nicht gasdicht auszuführen, sondern den Leitflächen 5 eine gewisse Diffusionsmöglichkeit für bestimmte Gase oder Moleküle zu verleihen. Das Material der Leitflächen 5 des Gasleitelements 2 weist dabei mikroskopisch kleine Öffnungen 20 auf, um eine solche Diffusion zu ermöglichen. Die entsprechenden Leitflächen 5 bzw. Gasleitelemente 2 können dabei gänzlich oder nur abschnittsweise aus membranartigen bzw. diffusionsoffenen Materialien gefer- tigt sein.
Die Filtervorrichtung 1 mit einem inneren Hohlraum zu versehen, insbesondere als Hohlkörper 21 auszubilden, ist vor allem im Hinblick auf die Filterperformance zweckmäßig. Die Filtervorrichtung 1 bzw. deren Filterelement 12 im Querschnitt zumindest annähernd kreis- förmig, insbesondere hohlzylindrisch auszuführen, ist baulich und strömungstechnisch vorteilhaft. Die Querschnittsform des Hohlkörpers 21 kann aber auch oval bzw. elliptisch gewählt sein. Durch den zumindest annähernd kreisrunden Querschnitt sind an den inneren und äußeren Begrenzungsflächen 1 1 des Hohlkörpers 21 keinerlei bzw. möglichst wenige Kanten und/oder Vorsprünge vorhanden, wodurch turbulente Verwirbelungen möglichst vermieden werden. Dies ergibt einen homogeneren Gasstrom 9 bzw. eine möglichst laminare Strömung und einen vergleichsweise geringeren Strömungswiderstand. Außerdem wird durch eine in Bezug auf Kanten- bzw. Ecken minimierte Form eine lokale Anhäufung von abgeschiedenen Partikeln hintan gehalten und eine möglichst gleichmäßig verteilte Nutzung des Filtermediums begünstigt. Auch die Bildung einer kontrollierten Drall- bzw. Spiralströmung im abzulei- tenden Gasstrom wird durch den zumindest annähernd kreisrunden, inneren Querschnitt des Filterelementes 12 in Kombination mit dem schrauben- oder spiralartig ausgebildeten Gasleitelement 2 begünstigt.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Filtervorrichtung 1 gemäß Fig. 2 entsprechend den Schnittlinien III-III in Fig. 2. Die oben beschriebenen Ausführungsvarianten der Gasleitelemente 2 sind einerseits in vollen Linien und andererseits in strichlierten Linien veranschaulicht. Durch diese Schnittdarstellung der Filtervorrichtung 1 ist die Positionierung und Ausgestaltung des Gasleitelements 2 und die Ausbildung der entsprechenden Leitflächen 5 klar ersichtlich. Die Schnittachse wurde so gewählt, dass die vorhergehend beschriebene Steckbzw. Klemmverbindung 16', welche zur verdrehfesten Halterung bzw. einfachen Montage des Gasleitelementes 2 innerhalb des Filterelementes 12 dient, noch einmal schaubildlich dargestellt ist. Dabei ist das der Austrittsöffhung 8 gegenüberliegende Stirnende des Gasleitelemen- tes 2 in einer Aufnahmenut gehaltert. Auch die via die Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 weitestgehend voneinander getrennten Gasleitkanäle 13, 13' im Hohlkörper 21 der Filtervorrichtung 1 sind hieraus klar ersichtlich.
In den Fig. 4, 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Gasleitelementes 2 innerhalb des Hohlkörper 21 der Filtervorrichtung 1 gezeigt. Dabei ist das Gasleitelement 2 viergängig ausgestaltet. Insbesondere unterteilen die Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 in Verbindung mit den inneren Begrenzungswänden des Hohlkörpers 21 den inneren Hohlraum 24 des Filterelementes 12 beispielsgemäß in vier parallel verlaufende Gasleitkanäle 13-13'". Das Gasleitelement 2 liegt dabei mit seinen Aussenkanten 10 an den inneren Begrenzungsflächen des Filterelementes 12 an. Somit ergeben sich beispielsgemäß vier im Wesentlichen separate Gasleitkanäle 13-13'" welche aufgrund des gasdurchlässigen Filterelementes 12 und aufgrund fehlender bzw. kaum zweckmäßiger Abdichtungen zwischen den Aussenkanten 10 und den inneren Begrenzungsflächen des Hohlkörpers 21 lediglich räumlich voneinander getrennt - sind. Eine positionsstabile Halterung des Gasleitelementes 2 ist dabei durch die Berührungs- punkte der Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 mit den inneren Begrenzungsflächen des Filterelementes 12 erzielt. Das Gasleitelement 2 bildet somit auch einen inneren Stützkörper für das Filterelement 12 bzw. für dessen Filtermedium aus. Separate Stützkörbe, welche häufig aus einem hohlzylindrischen Streckmetall-Körper gebildet sind, können somit eingespart werden. Insbesondere übernimmt das Gasleitelement 2 bei dieser Ausführungsform in vorteil- hafter Art und Weise auch eine Stützfunktion für ein häufig relativ instabiles Filterelement 12, welches beispielsweise aus gefaltetem bzw. mehrlagigem Filterpapier gebildet sein kann. Gegebenenfalls kann das Gasleitelement 2 an einzelnen Berührungspunkten auch mit dem Filterelement 12 verklebt oder verschweißt sein.
Eine zwei- oder mehrkanalige Ausführung des Gasleitelementes 2 kann vor allem auch dann vorteilhaft sein, wenn sich aufgrund der Größe bzw. des Durchmessers der Filtervorrichtung 1 und/oder aufgrund der Geschwindigkeit und/oder der Dichte des zu filternden Gases 7 eine praktikable Drall- bzw. Spiralströmung erst dann ausbildet, wenn das Volumen der einzelnen Gasströme 9 bzw. Gasleitkanäle 13-13'" entsprechend verkleinert ist.
Entsprechend einer Ausführungsform, wie sie ebenso aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann das Gas- leitelement 2 in einem Abstand 22 vor einer der Austrittsöffnung 8 gegenüber liegenden Stirnbzw. Begrenzungswand des Filterelementes 12 enden bzw. beginnen. Das Gasleitelement 2 reicht dabei also nicht bis zur gasdicht geschlossenen oder mit einem Filtermedium ausgeführten Stirn- bzw. Begrenzungswand des Filterelementes 12. Insbesondere ist dabei das Gasleitelement 2 überwiegend der Austrittsöffnung 8 zugeordnet, um hier eine möglichst lamina- re Gasströmung bzw. einen möglichst geordneten Strömungsaustritt zu erzielen. Die Ausbildung eines Gasleitelementes 2 in dem der Austrittsöffnung 8 abgewandten Endabschnitt des Filterelementes 12 ist also nicht unbedingt notwendig. Unter anderem sind dadurch Kosten- und Gewichtseinsparungen ermöglicht. Insbesondere kann das Gasleitelement 2 nahe der Austrittsöffnung 8 positioniert sein und sich in etwa über 2 bis 90%, insbesondere 5 bis 50%, bevorzugt 3 bis 33 % der axialen Länge 3 des Filterelementes 12 bzw. dessen Hohlraumes 24 erstrecken.
Alternativ ist es auch möglich, das Gasleitelement 2 in einem axialen Abstand zur Austrittsöffnung 8 anzuordnen. Ferner ist es möglich, das Gasleitelement 2 in Bezug auf die Austritts- Öffnung 8 und in Bezug auf die hierzu gegenüberliegende Begrenzungswand des Filterelementes 12 zu distanzieren.
In den Fig. 6, 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Gasleitelementes 2 mit schraubflä- chenartigen bzw. spiralförmig verlaufenden Leitflächen 5 gezeigt. Bei dieser Ausführungsva- riante des Gasleitelementes 2 sind die Leitflächen 5 entlang der Schraubachse 6 ausgespart bzw. ist rings um die Schraubachse 6 wenigstens ein axial verlaufender Durchbruch im Gasleitelement 2 ausgebildet. Das heißt, dass innere Begrenzungskanten der Leitflächen 5 bzw. des Gasleitelementes 2 in einem radialen Abstand 23 zur Längs- bzw. Schraubachse 6 des Gasleitelementes 2 verlaufen, sodass sich entlang der Schraubachse 6 ein bevorzugt durch- gängig verlaufender oder abschnittsweise ausgebildeter, zentral positionierter Strömungskanal ergibt. Ein über das Filterelement 12 in den Hohlraum 24 eintretendes Gas 7 wird dabei durch die an der inneren Begrenzungsfläche des Filterelementes 12 ausgebildeten Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 unmittelbar ausgerichtet, um turbulente Strömungen bzw. Verwirbe- lungen möglichst frühzeitig zu verhindern bzw. zu minimieren. Im bevorzugt längsmittig bzw. axial verlaufenden Strömungskanal bzw. Hohlraum des Gasleitelementes 2 kann sich sodann ein Gasstrom 9 ausbilden, der von den zur Schraubachse 6 radial beabstandeten, äußeren Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 geführt wird. Diese Ausgestaltung mit peripher zur Schraubachse 6 verlaufenden Leitflächen 5 kann vor allem bei relativ hohen Volumenströmen bzw. großvolumigen Gasströmungen 9 im Bereich vor der Austrittsöffnung 8 von Vorteil sein. Insbesondere wenn die angestrebte Drall- bzw. Spiralströmung in einem Abschnitt kurz vor der Austrittsöffnung 8 bereits ausreichend ausgeprägt ist, würde eine allzu großflächige Leitfläche 5 lediglich einen erhöhten Strömungswiderstand verursachen.
Die Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 sollten also im Hinblick auf eine Minimierung des Strömungswiderstandes möglichst kleinflächig ausgeführt sein. Zu diesem Zweck kann der äußere Durchmesser des Gasleitelementes 2 kleiner ausgebildet kann, als der innere, lichte Durchmesser des Filterelementes 12, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Alternativ oder in Kombination dazu kann eine zentrale Freistellung bzw. ein entlang der Schraubachse 6 zumindest abschnittsweise verlaufender Durchbruch ausgeführt sein, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht wurde.
Die Ausbildung einer zentralen Freistellung bzw. eines längsmittig verlaufenden Strö- mungskanales im Gasleitelement 2 ist außerdem für Filtervorrichtungen 1 bzw. Filteranlagen vorteilhaft, bei denen eine Abreinigungsvorrichtung zum Einsatz kommt, welche mit Druckluft-Impulsen arbeitet. Diese Druckluft-Impuse werden im Inneren des Filterelementes 12 erzeugt. Insbesondere erfolgt eine Einwirkung von Pressluft gegenüber den inneren Begrenzungsflächen des Filterelementes 12, sodass an der äußeren B egrenzungs fläche 1 1 des Filter- dementes 12 gegebenenfalls haftende Gasabscheidungen bzw. Partikel möglichst vollumfänglich abgestoßen werden. Diese Abreinigungseinrichtungen reinigen das Filterelement 12 also häufig mit gezielten Druckluft-Impulsen, welche in den Hohlraum 24 geleitet werden. Ein zentral bzw. mittig freigestelltes Gasleitelement 2, wie es vorhergehend beschrieben wurde, ermöglicht dabei eine einfache Einleitung solcher Druckluftströmungen in den Hohlraum 24 und eine möglichst hohe Wirksamkeit gegenüber dem Filterelement 12. Insbesondere wird eine erhöhte Effizienz erzielt, nachdem Druckverluste weitestgehend vermieden werden. Außerdem kann das Filterelement 12 durch den zentralen bzw. achsparallel verlaufenden Hohlraum im Gasleitelement 2 in Bezug auf Wartungsarbeiten besser eingesehen werden. Insbesondere ist eine einfachere, visuelle Überprüfung der inneren Begrenzungsflächen hinsichtlich allfälliger Beschädigungen oder starker Verschmutzungen ermöglicht. Auch die Be- festigung des Gasleitelementes 2 innerhalb des Filterelementes 12 bzw. der Filtervorrichtung 1 an einem entsprechenden Montage- bzw. Halteflansch kann über den zentralen Hohlraum im Gasleitelement 2 in einfacher und praktikabler Art und Weise durchgeführt werden. Außerdem können allfällige Kupplungs- und/oder Schraubverbindungen mit entsprechenden Werkzeugen problemlos erreicht werden.
In Fig. 8 ist die Ausgestaltung eines einzelnen Gasleitelementes 2 oder mehrerer aneinander gereihter Gasleitelemente 2, 2' mit variierenden bzw. verschiedenen Durchmessern 25 bzw. 25' veranschaulicht. Bei bestimmten Zusammensetzungen der zu filternden Gase 7 und/oder bei gewissen Längen der Filtervorrichtung 1 und/oder bei gewissen Strömungsgeschwindig- keiten und/oder Gasvolumina kann es zweckmäßig sein, die geometrische Ausgestaltung des Gasleitelementes 2 innerhalb einer Filtervorrichtung 1 mehrfach anzupassen. In Fig. 8 sind einige Kombinations- bzw. Variationsmöglichkeiten bezüglich des Durchmessers 25 des Gasleitelementes 2 beispielhaft dargestellt.
Das Gasleitelement 2 kann dabei in Seitenansicht konisch verjüngend bzw. insgesamt kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wobei der im Durchmessers 25 verjüngte, axiale Endabschnitt dieses kegelartigen Gasleitelementes 2 der Austrittsöffnung 8 zugeordnet bzw. zugewandt sein kann, wie dies in Fig. 8 beispielhaft dargestellt wurde. Alternativ ist es auch möglich, den vergleichsweise schmalen, axialen Endabschnitt des schraubflächenförmi- gen Gasleitelementes 2 dem der Austrittsöffnung 8 gegenüberliegenden Ende des Filterelementes 12 nächstliegend zuzuordnen und den zweiten Endabschnitt des kegeligen Gasleitelementes 2, welcher einen relativ großen Durchmesser 25 aufweist, nahe der Austrittsöffnung 8 vorzusehen.
Ferner kann in dem der Austrittsöffnung 8 gegenüberliegenden Endabschnitt des Filterelementes 12 der Gasstrom 9 durch ein mehrgängiges Gasleitelement 2' geformt bzw. einheitlich ausgerichtet werden. Dabei wird dem bezüglich des Volumenstroms relativ kleinen Gasstrom 9 durch mehrere Gasleitkanäle 13, 13' eine ausreichend ausgeprägte Drall- bzw. Spiralbewe- gung aufgezwungen. In dem der Austrittsöffhung 8 zugewandten Endabschnitt ist der Durchmesser 25 des mehrgängigen Gasleitelementes 2 im Vergleich zum Durchmesser des Gasleitelementes 2 im Bereich des gegenüberliegenden Endabschnittes relativ gering. Dadurch kann der Gasstrom 9, welcher sich in Richtung zur Austrittsöffhung 8 vergrößert bzw. volumensmäßig erweitert, relativ ungehindert durch die Austrittsöffnung 8 ausströmen.
Der Vollständigkeit halber sei daraufhingewiesen, dass sich diese Ausführungsvarianten nicht nur auf das in Fig. 8 beschriebene, kegelförmige Gasleitelement 2 beziehen, sondern eine solche Kegelform auch bei den Ausführungen des Gasleitelementes 2 entsprechend Fig. 6 angewandt werden kann. Insbesondere kann ein hohlkegeliges Gasleitelement 2 ausgebildet sein, wobei die Aussparung entlang der Schraubachse 6 hohlkegelig ausgeführt ist bzw. der zentrale Strömungskanal im Gasleitelement 2 eine kegelartige Form aufweist.
Fig. 9 zeigt die Ausgestaltung eines Gasleitelementes 2, bei der das Gasleitelement 2 zusätz- lieh die Funktion eines Stützelementes erfüllt, wie dies beim Einsatz von so genannten
Schlauchfiltern bzw. Filtervorrichtungen 1 mit flexiblen, strumpf- bzw. sackartigen Filtermedien zweckmäßig ist.
Bei der Ausbildung von Filtervorrichtungen 1 mit einem flexiblen bzw. in sich instabilen FiI- termaterial 26 ist es erforderlich ein, inneres Stützelement vorzusehen, um während der bestimmungsgemäßen Verwendung dieser Filtervorrichtung 1 eine hohlkörperartige Form des Filtermediums 26 zu gewährleisten. Ansonsten würde das formflexible Filtermaterial 26 bei einer Druckbeaufschlagung via das Gas 7 seine hohlkörperartige, sackförmige Form nicht beibehalten. Wesentlich ist dabei, dass das in das sackförmige Filtermaterial 26 eingesetzte Gasleitelement 2, wie dies in Fig. 8 beispielhaft dargestellt ist, zugleich die Funktion eines Stützelementes für das formflexible Filtermaterial 26 erfüllt. Insbesondere können die bisher üblichen, gitterartigen Stützkörbe bei so genannten Schlauchfiltern in einfacher Art und Weise durch ein den Filterstrumpf bzw. das Filtermaterial 26 stützendes Gasleitelement 2 entsprechend zumindest einem der hierin beschriebenen Ausführungsformen ersetzt werden.
Das flexible Filtermaterial 26 kann dabei das Gasleitelement 2 relativ lose umhüllen, sodass es im inaktiven bzw. drucklosen Zustand der Filtervorrichtung 1 nicht an den Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 des Gasleitelementes 2 anliegt, wie dies in Fig. 9 mit strichlierten Linien dargestellt wurde. Sobald der Filtervorrichtung 1 mittels eines geeigneten, nicht dargestellten Über- oder Unterdruckerzeugers ein zu reinigendes Gas 7 zugeführt wird, so legt sich das flexible Filtermaterial 26 an den Aussenkanten 10 der Leitflächen 5 abschnittweise an. Diese Aussenkanten 10 geben somit die Form bzw. Umrisskonturen des flexiblen Filtermaterials 26 vor. Das Gasleitelement 2 kann dabei in Bezug auf verschiedenste Parameter der zu filternden Gase 7, wie zum Beispiel Strömungsgeschwindigkeit oder Durchsatzvolumen, einen herkömmlichen Stützkorb vollständig oder auch nur teilweise ersetzen.
Auch hierbei kann ein in das Innere des sackartigen Filtermediums 26 eintretender, gereinig- ter Gasstrom 9 mittels dem Gasleitelement 2 möglichst verlust- bzw. widerstandsarm aus der Austrittsöffnung 8, welche quasi einen strömungstechnischen Flaschenhals darstellt, abgleitet werden.
In Fig. 10 ist ein Gasleitelement 2 dargestellt, welches zugleich einen Halte- bzw. Montage- adapter für Filterelemente 12 darstellt bzw. ausbildet. Insbesondere ist dabei an einem Tragkörper 27 des Gasleitelementes 2 wenigstens eine Anschluss- und/oder Dichtfläche 28 für ein beispielsweise patronenartiges Filterelement 12 ausgebildet. Das Gasleitelement 2 ist entsprechend den vorhergehenden Beschreibungen schrauben- bzw. spiralförmig ausgebildet und weist zumindest eine um eine Schraubachse 6 verwundene Leitfläche 5 auf. Insbesondere umfasst dieses Gasleitelement 2 auch einen Tragkörper 27 mit adäquaten Anschluss- und/oder Dichtflächen 28. Durch diese Anschluss- und/oder Dichtflächen 28 ist es ermöglicht, das Gasleitelement 2 in standardmäßige Filterelemente 12 einzusetzen, wie dies in Fig. 10 mit strich- lierten Linien dargestellt wurde.
Ein geometrisch entsprechendes Filterelement 12 kann dabei durch eine standardmäßige
Steck-, KJemm- und/oder Schraubverbindung mit dem Tragkörper 27 des Gasleitelementes 2 gekoppelt werden.
In Fig. 10 ist weiters eine Ausgestaltung des Gasleitelementes 2 bzw. dessen Leitflächen 5 mit unterschiedlichen bzw. variierenden Steigungswinkeln 29 dargestellt. Der Steigungswinkel 29 ist dabei ein Maß für die Anzahl der Steigungen des Gasleitelementes 2 pro Längeneinheit. Ein hoher Steigungswinkel 29 bedeutet, dass innerhalb einer bestimmten Längeneinheit nur eine relativ geringe Anzahl von Steigungen vorgesehen ist, wobei ein niedriger Steigungs- winkel 29 eine relativ hohe Anzahl von Steigungen bzw. Windungen ermöglicht. Durch einen niedrigen Steigungswinkel 29 kann - wie in Fig. 10 dargestellt - in dem von der Austrittsöffnung 8 abgewandten Abschnitt ein niedrig-voluminöse Gasströmung 9 in eine ausreichende Drall- bzw. Spiralströmung gezwungen werden. Ein unverändert niedriger Steigungswinkel 29 könnte bei Annäherung zur Austrittsöffnung 8 die hinsichtlich des Volumens und/oder der Geschwindigkeit anwachsende Gasströmung 9 in ihrem Durchsatz behindern. Demzufolge kann es vorteilhaft sein, den Steigungswinkel 29 im Nahbereich der Austrittsöffnung zu erhöhen, um der Gasströmung 9 nur einen geringen Strömungswiderstand entgegen zu setzen. Außerdem ist in diesem Abschnitt die angestrebte Drall- bzw. Spiralströmung bereits weitest- gehend ausgebildet. Die Leitflächen 5 können dabei einen gleichbleibenden bzw. variierenden Steigungswinkel 27 aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10°, insbesondere 20°, vorzugsweise 35°, und einer oberen Grenze von 80°, insbesondere 70°, vorzugsweise 55°aufweisen.
Die jeweiligen Effekte des Gasleitelementes 2 können somit auch bei bereits vorhandenen Filtervorrichtungen 1 bzw. Filteranlagen genutzt werden. Der Tragkörper 27 ist dabei in Art eines Halte- bzw. Montageadapters ausgeführt, sodass bestehende Filteranlagen einfach nachgerüstet werden können.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Filtervorrichtung 1 bzw. des Gasleitelementes 2, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständ- liehe Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvarianten möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst. Fig. 1 1 Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Autbaus der Filtervorrichtung 1 bzw. Gasleitelementes 2 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 ; 2, 3; 4, 5; 6, 7; 8; 9; 10 gezeigten Ausführun- gen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
1 Filtervorrichtung 2 Gasleitelement
3 Länge
4 Schraub fläche
5 Leitfläche 6 Schraubachse
7 Gas
8 Austrittsöffnung
9 Gasstrom
10 Aussenkante
11 Begrenzungsfläche
12 Filterelement ,13' Gasleitkanal
14 Außendurchmesser 15 Durchmesser
16 Kupplungs- und/oder Schraubverbindung
16' Steck- und/oder Klemmverbindung 17 Abstandhalter
18 Abstand
19 Beschichtung
20 Öffnung 21 Hohlkörper
22 Abstand
23 Abstand
24 Hohlraum
25 Durchmesser
26 Filtermaterial
27 Tragkörper
28 Anschluss- und/oder Dichtfläche
29 Steigungswinkel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Filtervorrichtung ( 1 ) zur Reinigung eines emissionsbeladenen Gases (7), umfassend einen Hohlkörper (21), der mit einer Begrenzungsfläche (1 1) einen reingasseitigen Hohl- räum (24) von einem rohgasseitigen Außenraum trennt, wobei zumindest ein Teilabschnitt der Begrenzungsfläche (1 1) ein gasdurchlässiges Filterelement (12) zur Abtrennung von beispielsweise partikelartigen Emissionen aus einem vom Außenraum durch das Filterelement (12) in den Hohlraum (24) strömenden Gases (7) aufweist, sowie mindestens eine Austrittsöffnung (8) in der Begrenzungsfläche (1 1) zur Abfuhr eines gefilterten Gasstromes (9) aus dem Hohlraum (24), dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom Filterelement (12) zur Austrittsöffnung (8) führenden Strömungsweg zumindest ein Gasleitelement (2) mit zumindest einer schraubfiächenartigen Leitfläche (5) angeordnet ist, wobei eine Schraubachse (6) der Leitfläche (5) in Richtung zur Austrittsöffnung (8) weist.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (21) zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet ist und in einem rechten Winkel zur Schraubachse (6) einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweist.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gasleitelement (2) zumindest annähernd über die gesamte Länge (3) des Hohlraumes (24) erstreckt.
4. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche der Austrittsöffnung (8) wesentlich kleiner ist, als eine wirksame Filterfläche des Filterelementes (12).
5. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (5) die Form einer abwickelbaren Schraub- bzw. Regelschraubfläche (4) aufweist.
6. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (5) als zwei- oder mehrgängige Wendelfläche ausgebildet ist.
7. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Außenkanten ( 10) der Leitfläche (5) zumindest abschnittweise an inneren Begrenzungsflächen des Hohlkörpers (21 ) anliegen.
8. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser ( 14) des Gasleitelements (2) zwischen 40% und weniger als 100% eines Innendurchmessers des Hohlkörpers (21 ) beträgt.
9. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Gasleitelement (2) derart ausgebildet ist, dass eine innere Begrenzungskante der Leitfläche (5) in einem Abstand (23) zur Schraubachse (6) verläuft, sodass das Gasleitelement (2) im Bereich um ihre Schraubachse (6) ausgespart ist und einen längsmittig verlaufenden, zumindest abschnittsweise durchgehenden Strömungskanal ausbildet.
10. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (2) den Hohlraum in zumindest zwei räumlich voneinander getrennte, spiralförmige Gasleitkanäle ( 13, 13') unterteilt, welche sich zumindest über einen Teilabschnitt der axialen Länge des Hohlkörpers (21 ) erstrecken.
1 1. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Gasleitelements (2) in Richtung der Schraubachse (6) zumindest einem Viertel, insbesondere einem Ganzen oder einem Mehrfachen einer Steigung der Leitfläche (5) entspricht.
12. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (5) einen Steigungswinkel (29) aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10°, insbesondere 20°, vorzugsweise 35°, und einer oberen Grenze von 80°, insbesondere 70°, vorzugsweise 55°auf\veist.
13. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (2) im Inneren des Hohlkörpers (21 ) verdrehfest befestigt ist.
14. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (2) gegenüber dem Hohlkörper (21), insbesondere gegenüber dessen Hohlraum (24), bedarfsweise trennbar oder auswechselbar gehaltert ist.
15. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (2) gegenüber dem Hohlkörper (21), insbesondere gegenüber dessen die Austrittsöffhung (8) aufweisenden Stirnende, mechanisch verbind- und trennbar, insbesondere koppelbar und bedarfsweise entkoppelbar ist.
16. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (2) mittels einem Extrusions- Verfahren hergestellt ist.
17. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Filtermaterial (26) flexibel, insbesondere membran- oder sackartig aus- gebildet ist und im Betrieb der Filtervorrichtung ( 1 ) an Außenkanten ( 10) des Gasleitelements (2) anliegt oder abgestützt ist.
18. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das sich zumindest ein Teilabschnitt des Gasleitelements (2) oder ein zusätzliches Gasleitelement (2') ausgehend vom Hohlraum bis über die Austrittsöffnung (8) hinaus erstreckt.
19. Gasleitelement (2) zur Verwendung in einer Filtervorrichtung ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (2) zumin- dest eine schraubflächenartige Leitfläche (5) umfasst, welche derart ausgebildet ist, dass sie einer Gasströmung (9) im Hohlraum (24) einer Filtervorrichtung (1) zumindest teilweise eine drall- oder spiralförmige Ausrichtung um die Schraubachse (6) der Leitfläche (5) aufzwingt.
20. Gasleitelement (2) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es An- Schluss- und/oder Dichtflächen (28) aufweist, die zur Anlage an korrespondierenden Anschlussflächen bzw. Dichtflächen an einem Filterelement (12) vorgesehen sind und das Gasleitelement (2) mittels wenigstens einer Kupplungsvorrichtung, insbesondere mittels einer Steck- oder Schraubverbindung mit einem Filterelement (12) koppelbar ist.
21. Gasleitelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (2) als Teilkomponente einer Filterbefestigungsvorrichtung ausgebildet ist und zur werkzeuglosen Verbindung mit einem Filterelement (12) und zur werkzeuglosen Trennung gegenüber einem Filterelement (12) vorgesehen ist.
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