WO2015162148A2 - Filtereinrichtung mit hohlfasern - Google Patents

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WO2015162148A2
WO2015162148A2 PCT/EP2015/058648 EP2015058648W WO2015162148A2 WO 2015162148 A2 WO2015162148 A2 WO 2015162148A2 EP 2015058648 W EP2015058648 W EP 2015058648W WO 2015162148 A2 WO2015162148 A2 WO 2015162148A2
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filter
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Mann and Hummel GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a filter device with at least one filter unit accommodated in a filter housing, which comprises at least one hollow fiber clamped between two pores with a wall permeable to water vapor, according to the preamble of claim 1.
  • a hollow fiber filter device is known from WO 2013/100677 A1.
  • the filter device is used for moistening a dry air stream by the water vapor permeable hollow fibers of the filter module, through which a dry air stream is passed, are flowed in the radial direction of a moisture-enriched air stream.
  • the hollow fibers are part of a filter unit, which is inserted into a receiving filter housing, wherein the hollow fibers are clamped between two end-side potions, on the outside of which sealing rings are arranged in order to achieve a seal against the housing inner wall of the receiving filter housing. Disclosure of the invention
  • the invention is based on the object to form a hollow fiber filter device with simple design measures with a high efficiency.
  • the hollow fiber filter device according to the invention can be used as moistening device to enrich a gas fluid flow with moisture.
  • the filter device is z. B. used as a humidifying device for the air to be supplied to a fuel cell.
  • the filter device has in a filter housing at least one filter unit with at least one hollow fiber, which is clamped between two end pottings and has a water vapor permeable wall.
  • a second fluid flow in the filter housing of the filter device wherein the two fluid streams differ in their moisture content.
  • a moisture exchange is carried out from the moister fluid flow to the drier fluid flow.
  • a dry air stream is guided inside the hollow fibers and a moisture-enriched air flow outside the hollow fiber, so that water vapor can pass through the wall of the hollow fiber radially from outside to inside.
  • a moisture-enriched air flow is conducted within the hollow fibers and a dry air flow outside the hollow fiber so that water vapor can pass radially through the wall of the hollow fiber from inside to outside.
  • the air stream referred to as the dry air stream, preferably has a lower relative humidity than the air stream designated as enriched with moisture.
  • the first and the second fluid flow advantageously both run in the axial direction, in particular axially in opposite directions. This means that advantageously the air flow guided outside the hollow fiber should be guided essentially along the hollow fiber and counter to the flow direction within the hollow fiber.
  • a flow gap is formed between the potting on an end face of the filter unit and the receiving filter housing, through which the second fluid flow guided outside the hollow fiber is passed.
  • the flow gap is preferably used for the derivation of the fluid flow conducted outside the hollow fiber; In principle, however, a flow direction in the opposite direction into consideration, so that the outside of the hollow fiber guided fluid flow is passed over the flow gap in the interior of the filter housing.
  • an axial flow guide without flow deflection is possible over the flow gap, which extends the residence time of the second fluid flow in the immediate vicinity of the wall of the hollow fiber and improves the moisture exchange between the first and the second fluid flow inside or outside the hollow fiber. Overall, the efficiency of the moisture exchange can be improved in this way.
  • the pottings are formed differently large at the opposite end faces.
  • the flow gap is in this case between the smaller Pottung and the inside of the filter housing or a housing-side component.
  • To the size difference between the potties too Bridging the hollow fibers clamped in the pottings runs at a small angle relative to the longitudinal axis of the filter device and the filter housing, which is preferably less than 10 °, in particular not more than 5 °, where appropriate the angle between the longitudinal axis of the hollow fiber and the longitudinal axis of the Filter device or the filter housing can only be a maximum of 1 ° or 2 °.
  • the flow gap can be circumferential and surround the potting approximately or completely annularly, whereby a uniform flow of the current conducted outside the hollow fiber is ensured over the circumference.
  • a plurality of hollow fibers are clamped between the two axially opposite pottings, which run at an angle in the filter device at different sized total areas of the potties, so that a hollow fiber bundle is arranged between two pottings.
  • the flow gap is located at that end face in which the total cross-sectional area of the pottings is smaller.
  • the pottings are expediently flow-tight against each other in order to prevent faulty currents. It may be expedient to use the potties in a holding frame with a grid corresponding to the pottings, wherein the holding frame is received in the filter housing. At the end face with the smaller total cross-sectional area of the flow gap is located on the outside of the holding frame and the inside of the female filter housing.
  • the filter device has at least one filter unit in a filter housing, wherein the filter unit comprises at least one hollow fiber clamped between two pottings, preferably a plurality of hollow fibers has between two Pottungen and the hollow fiber is formed water vapor permeable.
  • the filter unit can have several pottings per end face, in each of which one or more hollow fibers are clamped.
  • the Pottungen can be added to each end face in a holding frame with screening.
  • a flow tube is introduced, via which the fluid flow is guided, which extends outside of the hollow fiber. The flow tube is therefore outside of the recorded in the potting hollow fiber.
  • This embodiment has the advantage that due to the integration of the flow tube into the potting in the case of a small-sized design, an axial flow guidance of the fluid flow conducted outside the hollow fiber is provided in this section.
  • the potting with the flow tube is located on the axially opposite side to the potting with outside flow gap.
  • the potting with the outside flow gap has no integrated flow tube. If several pottings are provided per end face, in each case one flow pipe can be integrated on one end face into each individual potting. On the axially opposite side, on the other hand, there are no flow pipes integrated into the pottings.
  • the combination of integrated flow tube into a potting in the region of an end face and circumferential flow gap in the region of the axially opposite end face has the advantage that the fluid flow running outside the hollow fiber runs at least approximately parallel to it over the entire axial length of the hollow fiber.
  • a bundle of hollow fibers is provided, which are arranged in a potting, in particular embedded in this, wherein the flow tube is surrounded by the bundle of hollow fibers.
  • the flow tube integrated into the potting can extend over the entire axial length of the potting.
  • the flow tube protrudes on the hollow fiber side axially beyond the potting, wherein in the wall of the protruding portion flow openings can be introduced, via which an additional inflow or outflow of the fluid is possible.
  • the flow tube projects beyond the potting on the side facing away from the hollow fiber.
  • the flow tube ends on the hollow fiber side at the axial end face of the potting.
  • the flow tube is inserted centrally into the potting. This has the advantage, in particular in the case of a hollow fiber bundle per potting, that the fluid flow is guided within the hollow fiber bundle and thus all the hollow fibers of this bundle are flowed through in at least approximately the same way by the fluid flow.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a filter device which can be used for humidifying an air flow, with a filter unit which comprises hollow fibers clamped between end-side seats and walls permeable to water vapor;
  • 2 shows the filter unit with two axially opposite frontal pottings, between each of which a plurality of hollow fibers extend, with a flow tube integrated in a potting;
  • Fig. 4 is an end view of pottings without flow tube, but with a circumferential flow gap.
  • the same components are provided with the same reference numerals.
  • the filter device 1 shown in the figures can be used as moistening device to enrich a dry air flow in the countercurrent process with moisture.
  • the filter device 1 has, as shown in FIG. 1, a filter housing 2, in which a filter unit 3 is received.
  • the filter unit 3 comprises a multiplicity of hollow fibers 4, which extend axially between pottings 5, 6 and are firmly held in the pottings 5, 6.
  • the hollow fibers 4 consist for example of an organic and / or inorganic material and have a water vapor permeable wall.
  • Fig. 1 for reasons of simplified illustration, only a single continuous hollow fiber 4 between Pottitch 5 and 6 is shown; In fact, as shown in Fig. 2, between the pottings 5, 6 run a plurality of such hollow fibers.
  • a second fluid stream 8 is passed through the filter housing 2 in the filter device 1, which is preferably a high-moisture air stream; the second fluid stream 2 extends outside the hollow fibers 4. Due to the water vapor permeability of the wall of the hollow fibers 4, passage of water particles radially through the hollow fiber wall is possible, whereby the first fluid stream 7 is enriched with moisture within the hollow fiber.
  • the filter unit 3 Per axial end face, the filter unit 3, as can be seen in connection with FIG. 3 and FIG. 4, comprises a plurality of pottings 5 and 6, which are arranged side by side and respectively receive a plurality of hollow fibers 4.
  • a hollow fiber bundle with a plurality of hollow fibers 4 is shown, each extending between two individual, axially opposite Pottungen 5 and 6 and are firmly clamped in the Pottungen.
  • the individual pottings 5 and 6 are accommodated in a holding frame 9 (FIGS. 3, 4) which is provided with a grid with longitudinal and transverse struts and offers a rectangular grid receptacle per potting 5 or 6.
  • the various pottings 5 and 6 are fluid-tightly received in the holding frame, so that erroneous currents are avoided on the edge side of each Pottung.
  • each potting 5 In the region of a first axial end face, in each potting 5 a respective flow tube 10 is integrated, via which the second, moisture-enriched air stream is directed into the interior of the filter device 1, which flows axially along the outside of the hollow fibers.
  • the flow tube 10 is integrated centrally into each potting 5, the hollow fibers 4 extend outside of the flow tube 10.
  • the flow tube 10 has a greater axial length than the potting 5 and projects beyond the potting 5 axially at its two end faces.
  • the wall of the axially projecting on the hollow fiber side portion of the flow tube 10 may have flow openings through which the incoming, moist air flow is additionally distributed in the interior of the filter unit 3.
  • the flow tubes 10 are introduced into each individual potting 5 in the region of an end face of the filter unit 3.
  • the axially opposite Pottungen 6, however, have no such flow tube.
  • the pottings 6 without a flow tube are smaller in comparison with the pottings 5 with a flow tube and correspondingly have a smaller cross-sectional area, so that the total cross-sectional area, formed from the sum of all pottings per end face, is smaller in the region of the pottings 6 than in the region
  • This embodiment together with the supply of the second fluid stream 8 via the flow tubes 10, has the advantage that the second moisture-laden fluid stream 8 flows along the entire free axial length of the hollow fibers 4, resulting in efficient delivery of water vapor through the hollow fiber wall and thus ensures a good moisture accumulation of the first fluid stream 7 within the hollow fibers.
  • the flow gap 1 1 is formed circumferentially.
  • the potions 6 are held in a fastening part 12 which is supported on the end face of the filter housing 2.

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Abstract

Eine Filtereinnchtung mit einer in einem Filtergehäuse aufgenommenen Filtereinheit weist mindestens eine zwischen zwei Pottungen eingespannte Hohlfaser mit wasserdampfdurchlässiger Wandung auf, wobei zwischen der Pottung an einer Stirnseite und dem aufnehmenden Filtergehäuse ein Strömungsspalt für einen außerhalb der Hohlfaser geführten Fluidstrom gebildet ist.

Description

Beschreibung
Filtereinrichtung mit Hohlfasern
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung mit mindestens einer in einem Fil- tergehäuse aufgenommenen Filtereinheit, die mindestens eine zwischen zwei Pottun- gen eingespannte Hohlfaser mit wasserdampfdurchlässiger Wandung umfasst, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik
Eine Hohlfaser-Filtereinrichtung ist aus der WO 2013/100677 A1 bekannt. Die Filtereinrichtung wird zur Befeuchtung eines trockenen Luftstromes eingesetzt, indem die wasserdampfdurchlässigen Hohlfasern des Filtermoduls, durch die ein trockener Luftstrom geleitet wird, in Radialrichtung von einem mit Feuchtigkeit angereicherten Luftstrom angeströmt werden. Die Hohlfasern sind Teil einer Filtereinheit, welche in ein aufnehmen- des Filtergehäuse eingesetzt ist, wobei die Hohlfasern zwischen zwei stirnseitigen Pot- tungen eingespannt sind, an deren Außenseite Dichtringe angeordnet sind, um eine Abdichtung gegenüber der Gehäuseinnenwand des aufnehmenden Filtergehäuses zu erreichen. Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Hohlfaser-Filtereinrichtung mit einfachen konstruktiven Maßnahmen mit einem hohen Wirkungsgrad auszubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Hohlfaser-Filtereinrichtung kann als Befeuchtungseinrichtung eingesetzt werden, um einen Gasfluidstrom mit Feuchtigkeit anzureichern. Die Filtereinrichtung wird z. B. als Befeuchtungseinrichtung für die einer Brennstoffzelle zuzufüh- rende Luft eingesetzt.
Die Filtereinrichtung weist in einem Filtergehäuse mindestens eine Filtereinheit auf mit mindestens einer Hohlfaser, welche zwischen zwei stirnseitigen Pottungen eingespannt ist und eine wasserdampfdurchlässige Wandung aufweist. Durch die Hohlfaser wird ein erster Fluidstrom geleitet, außerhalb der Hohlfaser verläuft ein zweiter Fluidstrom im Filtergehäuse der Filtereinrichtung, wobei sich die beiden Fluidströme in ihrem Feuchtigkeitsgehalt unterscheiden. Durch die wasserdampfdurchlässige Wandung der Hohlfaser erfolgt ein Feuchtigkeitsaustausch vom feuchteren Fluidstrom zum trockeneren Fluidstrom. Beispielsweise wird innerhalb der Hohlfasern ein trockener Luftstrom geführt und außerhalb der Hohlfaser ein mit Feuchtigkeit angereicherter Luftstrom, so dass Wasserdampf durch die Wandung der Hohlfaser radial von außen nach innen hindurchtreten kann. Alternativ wird innerhalb der Hohlfasern ein mit Feuchtigkeit angereicherter Luftstrom geführt und außerhalb der Hohlfaser ein trockener Luftstrom, so dass Wasserdampf durch die Wandung der Hohlfaser radial von innen nach außen hindurchtreten kann. Der als trockener Luftstrom bezeichnete Luftstrom hat bevorzugt eine geringere relative Feuchte als der als mit Feuchtigkeit angereichert bezeichnete Luftstrom. Der erste und der zweite Fluidstrom verlaufen vorteilhafterweise beide in Achsrichtung, insbesondere axial gegenläufig. Dies bedeutet, dass vorteilhaft der außerhalb der Hohl- faser geführte Luftstrom im Wesentlichen entlang der Hohlfaser und entgegen der Strömungsrichtung innerhalb der Hohlfaser geführt werden sollte.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Pottung an einer Stirnseite der Filtereinheit und dem aufnehmenden Filtergehäuse ein Strömungsspalt gebildet, durch den der außerhalb der Hohlfaser geführte, zweite Fluidstrom geleitet wird. Der Strömungsspalt wird vorzugsweise für die Ableitung des außerhalb der Hohlfaser geführten Fluidstroms genutzt; grundsätzlich kommt aber auch eine Strömungsrichtung in Gegenrichtung in Betracht, so dass der außerhalb der Hohlfaser geführte Fluidstrom über den Strömungsspalt in das Innere des Filtergehäuse geleitet wird. In jedem Fall ist über den Strömungsspalt eine axiale Strömungsführung ohne Strömungsumlenkung möglich, was die Verweildauer des zweiten Fluidstroms in unmittelbarer Nachbarschaft zur Wandung der Hohlfaser verlängert und den Feuchtigkeitsaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidstrom innerhalb bzw. außerhalb der Hohlfaser verbessert. Insgesamt kann auf diese Weise der Wirkungsgrad des Feuchtigkeitsaustausches verbessert werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung sind die Pottungen an den gegenüberliegenden Stirnseiten unterschiedlich groß ausgebildet. Der Strömungsspalt befindet sich in diesem Fall zwischen der kleineren Pottung und der Innenseite des Filtergehäuses bzw. einem gehäuseseitigen Bauteil. Um die Größendifferenz zwischen den Pottungen zu überbrücken, verläuft die in den Pottungen eingespannte Hohlfaser bezogen auf die Längsachse der Filtereinrichtung und des Filtergehäuses unter einem kleinen Winkel, der vorzugsweise kleiner als 10° beträgt, insbesondere maximal 5°, wobei ggf. der Winkel zwischen der Längsachse der Hohlfaser und der Längsachse der Filtereinrichtung bzw. des Filtergehäuses nur maximal 1 ° oder 2° betragen kann. Der Strömungsspalt kann ggf. umlaufend ausgeführt sein und die Pottung annähernd oder vollständig ringförmig umgreifen, wodurch über den Umfang eine gleichmäßige Strömung des außerhalb der Hohlfaser geführten Stroms gewährleistet ist. Es kann ggf. aber auch ausreichend sein, den Strömungsspalt nicht umlaufend auszuführen, sondern lediglich über ein Winkelsegment entlang der Umfangsseite der Pottung.
Gemäß bevorzugter Ausführung sind zwischen den beiden axial gegenüberliegenden Pottungen jeweils eine Mehrzahl von Hohlfasern eingespannt, die bei unterschiedlich großen Gesamtflächen der Pottungen winklig in der Filtereinrichtung verlaufen, so dass zwischen zwei Pottungen ein Hohlfaserbündel angeordnet ist. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, in der Filtereinheit an jeder Stirnseite mehrere, nebeneinander liegende Pottungen vorzusehen, wobei jeder Pottung eine axial gegenüberliegende Pottung zugeordnet ist und zwischen diesen axial beabstandeten Pottungen jeweils eine oder mehrere Hohlfasern eingespannt sind. Auf diese Weise erhält man eine Filtereinheit mit einer Mehrzahl von Pottungen pro Stirnseite. Die Gesamtquerschnittsfläche, bezogen auf die Summe sämtlicher Pottungen pro Stirnseite, ist an den beiden axial gegenüberliegenden Stirnseiten unterschiedlich groß. Der Strömungsspalt befindet sich an derjenigen Stirnseite, bei der die Gesamtquerschnittsfläche der Pottungen kleiner ist. Innerhalb jeder Stirnseite liegen die Pottungen zweckmäßigerweise strömungsdicht aneinander, um Fehlströme zu verhindern. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Pottungen in einen Halterahmen mit einem den Pottungen entsprechenden Raster einzusetzen, wobei der Halterahmen im Filtergehäuse aufgenommen ist. An der Stirnseite mit der kleineren Gesamtquerschnittsfläche liegt der Strömungsspalt an der Außenseite des Halterahmens und der Innenseite des aufnehmenden Filtergehäuses.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung weist die Filtereinrichtung mindestens eine Filtereinheit in einem Filtergehäuse auf, wobei die Filtereinheit mindestens eine zwischen zwei Pottungen eingespannte Hohlfaser, vorzugsweise mehrere Hohlfasern zwischen zwei Pottungen aufweist und die Hohlfaser wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann die Filtereinheit pro Stirnseite mehrere Pottungen aufweisen, in denen jeweils eine oder mehrere Hohlfasern eingespannt sind. Die Pottungen können an jeder Stirnseite in einem Halterahmen mit Rasterung aufgenommen sein. In mindestens eine Pottung an einer Stirnseite ist ein Strömungsrohr eingebracht, über das der Fluidstrom geführt wird, welcher außerhalb der Hohlfaser verläuft. Das Strömungsrohr befindet sich daher außerhalb der in der Pottung aufgenommenen Hohlfaser. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass durch die Integration des Strömungsrohrs in die Pottung bei einer klein bauenden Ausführung in diesem Abschnitt eine axiale Strömungsführung des außerhalb der Hohlfaser geführten Fluidstroms gegeben ist.
Zweckmäßigerweise befindet sich die Pottung mit dem Strömungsrohr auf der axial ge- genüberliegenden Seite zu der Pottung mit außenseitigem Strömungsspalt. Die Pottung mit dem außenseitigen Strömungsspalt besitzt kein integriertes Strömungsrohr. Sofern pro Stirnseite mehrere Pottungen vorgesehen sind, kann an einer Stirnseite in jede einzelne Pottung jeweils ein Strömungsrohr integriert sein. An der axial gegenüberliegenden Seite befinden sich dagegen keine in die Pottungen integrierten Strömungsrohre.
Die Kombination von integriertem Strömungsrohr in eine Pottung im Bereich einer Stirnseite und umlaufendem Strömungsspalt im Bereich der axial gegenüberliegenden Stirnseite hat den Vorteil, dass der außerhalb der Hohlfaser verlaufende Fluidstrom über die gesamte axiale Länge der Hohlfaser zumindest annähernd parallel zu dieser verläuft.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Bündel aus Hohlfasern vorgesehen, die in einer Pottung angeordnet, insbesondere in dieser eingebettet sind, wobei das Strömungsrohr von dem Bündel von Hohlfasern umgeben ist. Dies hat den Vorteil, dass je nach Durchströmungsrichtung entweder im Rohr innerhalb des Bündels gleichmäßig die Strömung gesammelt werden kann, oder die aus dem Strömungsrohr austretende Strömung innerhalb eines Bündels gleichmäßig verteilt werden kann.
Das in die Pottung integrierte Strömungsrohr kann sich über die gesamte axiale Länge der Pottung erstrecken. Gegebenenfalls ragt das Strömungsrohr auf der Hohlfaserseite axial über die Pottung hinaus, wobei in die Wandung des herausragenden Abschnittes Strömungsöffnungen eingebracht sein können, über die eine zusätzliche An- oder Ab- strömung des Fluids möglich ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ragt das Strömungsrohr auf der der Hohlfaser abgewandten Seite über die Pottung hinaus. Gemäß noch einer weiteren Ausführung endet das Strömungsrohr auf der Hohlfaserseite an der axialen Stirnseite der Pottung. Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Strömungsrohr zentrisch in die Pottung eingebracht. Dies hat insbesondere im Falle eines Hohlfaserbündels pro Pottung den Vorteil, dass der Fluidstrom innerhalb des Hohlfaserbündels geführt wird und somit alle Hohlfasern dieses Bündels in zumindest annähernd gleicher Weise von dem Fluidstrom angeströmt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Fig. 1 im Längsschnitt eine Filtereinrichtung, die zur Befeuchtung eines Luftstroms eingesetzt werden kann, mit einer Filtereinheit, welche zwischen stirnseitigen Pot- tungen eingespannte Hohlfasern mit wasserdampfdurchlässigen Wandungen umfasst; Fig. 2 die Filtereinheit mit zwei axial gegenüberliegenden, stirnseitigen Pottungen, zwischen denen jeweils mehrere Hohlfasern verlaufen, mit einem in eine Pottung integrierten Strömungsrohr;
Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht der Pottungen an der axialen Stirnseite mit integrierten Strömungsrohren; und
Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht der Pottungen ohne Strömungsrohr, jedoch mit einem umlaufenden Strömungsspalt. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
Die in den Figuren dargestellte Filtereinrichtung 1 kann als Befeuchtungseinrichtung eingesetzt werden, um einen trockenen Luftstrom im Gegenstromverfahren mit Feuchtigkeit anzureichern. Die Filtereinrichtung 1 weist, wie Fig. 1 zu entnehmen, ein Filtergehäuse 2 auf, in welchem eine Filtereinheit 3 aufgenommen ist. Die Filtereinheit 3 um- fasst eine Vielzahl von Hohlfasern 4, die sich axial zwischen Pottungen 5, 6 erstrecken und in den Pottungen 5, 6 fest aufgenommen sind. Die Hohlfasern 4 bestehen bei- spielsweise aus einem organischen und/oder anorganischen Material und weisen eine wasserdampfdurchlässige Wandung auf. In Fig. 1 ist aus Gründen der vereinfachten Darstellung nur eine einzelne durchgehende Hohlfaser 4 zwischen Pottungen 5 und 6 dargestellt; tatsächlich verlaufen, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen den Pottungen 5, 6 eine Vielzahl derartiger Hohlfasern.
Innerhalb der Hohlfasern 4 verläuft ein erster Fluidstrom 7, bei dem es sich vorzugsweise um einen Luftstrom mit geringem Feuchtigkeitsgehalt handelt. Axial gegenläufig wird ein zweiter Fluidstrom 8 durch das Filtergehäuse 2 in der Filtereinrichtung 1 geführt, bei dem es sich vorzugsweise um einen Luftstrom mit hohem Feuchtigkeitsgehalt handelt; der zweite Fluidstrom 2 verläuft außerhalb der Hohlfasern 4. Auf Grund der Wasserdampfdurchlässigkeit der Wandung der Hohlfasern 4 ist ein Übertritt von Wasserteilchen radial durch die Hohlfaserwandung möglich, wodurch der erste Fluidstrom 7 innerhalb der Hohlfaser mit Feuchtigkeit angereichert wird. Pro axialer Stirnseite umfasst die Filtereinheit 3, wie Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 3 und Fig. 4 zu entnehmen, mehrere Pottungen 5 bzw. 6, die nebeneinander liegend angeordnet sind und jeweils eine Mehrzahl von Hohlfasern 4 aufnehmen. In Fig. 2 ist ein Hohlfaserbündel mit mehreren Hohlfasern 4 dargestellt, die jeweils zwischen zwei einzelnen, axial gegenüberliegenden Pottungen 5 bzw. 6 verlaufen und in den Pottungen fest eingespannt sind. Die einzelnen Pottungen 5 und 6 sind in einem Halterahmen 9 (Fig. 3, 4) aufgenommen, der mit einer Rasterung mit Längs- und Querstreben versehen ist und pro Pottung 5 bzw. 6 eine rechteckförmige Rasteraufnahme bietet. Die verschiedenen Pottungen 5 und 6 sind im Halterahmen strömungsdicht aufgenommen, so dass Fehlströme an der Randseite jeder Pottung vermieden werden. Im Bereich einer ersten axialen Stirnseite ist in jede Pottung 5 jeweils ein Strömungsrohr 10 integriert, über das der zweite, mit Feuchtigkeit angereicherte Luftstrom in das Innere der Filtereinrichtung 1 geleitet wird, welcher außerhalb der Hohlfasern axial ent- lang strömt. Das Strömungsrohr 10 ist zentrisch in jede Pottung 5 integriert, die Hohlfasern 4 verlaufen außerhalb des Strömungsrohres 10. Das Strömungsrohr 10 weist eine größere axiale Länge als die Pottung 5 auf und überragt die Pottung 5 axial an ihren beiden Stirnflächen. Die Wandung des axial auf der Hohlfaserseite überragenden Abschnittes des Strömungsrohres 10 kann Strömungsöffnungen aufweisen, über die der einströmende, feuchte Luftstrom zusätzlich im Inneren der Filtereinheit 3 verteilt wird.
Die Strömungsrohre 10 sind in jede einzelne Pottung 5 im Bereich einer Stirnseite der Filtereinheit 3 eingebracht. Die axial gegenüberliegenden Pottungen 6 weisen dagegen kein derartiges Strömungsrohr auf. Die Pottungen 6 ohne Strömungsrohr sind im Ver- gleich mit den Pottungen 5 mit Strömungsrohr kleiner ausgebildet und besitzen entsprechend eine kleinere Querschnittsfläche, so dass auch die Gesamtquerschnittsfläche, gebildet aus der Summe aller Pottungen pro Stirnseite, im Bereich der Pottungen 6 kleiner ist als im Bereich der Pottungen 5. Dies führt zu einem umlaufenden Strömungsspalt 1 1 zwischen der Außenseite der Pottungen 6 und der Innenwand des auf- nehmenden Filtergehäuses 2, wobei über den Strömungsspalt 1 1 der zweite Fluidstrom 8, welcher außerhalb der Hohlfasern 4 verläuft, aus dem Innern der Filtereinrichtung 1 abgeleitet wird. Diese Ausführung hat gemeinsam mit der Zufuhr des zweiten Flu- idstroms 8 über die Strömungsrohre 10 den Vorteil, dass der zweite, mit Feuchtigkeit beladene Fluidstrom 8 über die gesamte freie axiale Länge der Hohlfasern 4 entlang strömt, was eine effiziente Abgabe von Wasserdampf durch die Hohlfaserwandung und damit eine gute Feuchtigkeitsanreicherung des ersten Fluidstroms 7 innerhalb der Hohlfasern gewährleistet.
Wie Fig. 1 zu entnehmen, ist der Strömungsspalt 1 1 umlaufend ausgebildet. Die Pot- tungen 6 sind in einem Befestigungsteil 12 gehalten, das an der Stirnseite des Filtergehäuses 2 abgestützt ist.
Alternativ zur oben stehend beschriebenen Betriebsweise, in der der mit Feuchtigkeit beladene Fluidstrom 8 außerhalb der Hohlfasern 4 und der erste Fluidstrom 7 mit gerin- gern Feuchtigkeitsgehalt innerhalb der Hohlfaser 4 geführt wird, ist ebenso eine umgekehrte Strömungsführung möglich, so dass der mit Feuchtigkeit beladene Fluidstrom innerhalb der Hohlfasern 4 und der Fluidstrom mit geringem Feuchtigkeitsgehalt außerhalb der Hohlfaser 4 geführt wird.

Claims

Ansprüche
1 . Filtereinrichtung mit mindestens einer in einem Filtergehäuse (2) aufgenommenen Filtereinheit (3), die mindestens eine zwischen zwei Pottungen (5, 6) eingespannte Hohlfaser (4) mit wasserdampfdurchlässiger Wandung umfasst, wobei ein erster Fluidstrom (7) innerhalb der Hohlfaser (4) und ein zweiter Fluidstrom (8) außerhalb der Hohlfaser (4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pottung (6) an einer Stirnseite und dem aufnehmenden Filtergehäuse (2) ein Strömungsspalt (1 1 ) für den außerhalb der Hohlfaser (4) geführten Fluidstrom (8) gebildet ist.
2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pottungen (5, 6) an den gegenüberliegenden Stirnseiten unterschiedlich groß ausgebildet sind, wobei zwischen der kleineren Pottung (6) und dem aufnehmenden Filtergehäuse (2) der Strömungsspalt (1 1 ) für den außerhalb der Hohlfaser (4) geführten Fluidstrom (8) gebildet ist.
3. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Filtereinheit (3) an den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils mehrere nebeneinander liegende Pottungen (5, 6) angeordnet sind, die jeweils mindestens eine Hohlfaser (4) aufnehmen, wobei die Gesamtquerschnittsfläche der Pottungen (5, 6) an den gegenüberliegenden Stirnseiten unterschiedlich groß ist.
4. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Pottung (5, 6) mehrere Hohlfasern (4), insbesondere ein Bündel aus Hohlfasern, aufnimmt.
5. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsspalt (1 1 ) umlaufend ausgeführt ist.
6. Filtereinrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit mindestens einer in einem Filtergehäuse (2) aufgenommenen Filtereinheit (3), die mindestens eine zwischen zwei Pottungen (5, 6) eingespannte Hohlfaser (4) mit wasserdampfdurchlässiger Wandung umfasst, wobei ein erster Fluidstrom (7) innerhalb der Hohlfaser (4) und ein zweiter Fluidstrom (8) außerhalb der Hohlfaser (4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Pottung (5) an einer Stirnseite ein Strö- mungsrohr (10) eingebracht ist, das außerhalb der mindestens einen in der Pottung (5) aufgenommenen Hohlfaser (4) angeordnet ist.
7. Filtereinrichtung nach Anspruch 6, wobei das Strömungsrohr (10) von einem Bündel von Hohlfasern (4) umgeben ist, das in die Pottung (5) aufgenommen, insbesondere eingebettet ist.
8. Filtereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils mehrere nebeneinander liegende Pottungen (5, 6) angeordnet sind, die jeweils mindestens eine Hohlfaser (4) mit wasserdampfdurchlässiger Wandung aufnehmen, wobei in sämtliche Pottungen (5) an einer gemeinsamen Stirnseite jeweils ein Strömungsrohr (10) eingebracht ist.
9. Filtereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsrohr (10) sich über die axiale Länge der Pottung (5) erstreckt.
10. Filtereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsrohr (10) auf der Hohlfaserseite axial über die Pottung (5) hinausragt.
1 1 . Filtereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung des axial auf der Hohlfaserseite über die Pottung (5) hinausragenden Abschnitts des Strömungsrohrs (10) Strömungsöffnungen eingebracht sind.
12. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsrohr (10) zentrisch in die Pottung (5) eingebracht ist.
13. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nur in Pottungen (5) an einer Stirnseite Strömungsrohre (10) eingebracht sind.
14. Filtereinrichtung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in die größere Pottung (5) ein Strömungsrohr (10) eingebracht ist, das außerhalb der mindestens einen in der Pottung (5) aufgenommenen Hohlfaser (4) angeordnet ist.
15. Verwendung einer Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Luftfeuchteaustauschvorrichtung, insbesondere Luftbefeuchtungs- oder Lufttro- ckungsvorrichtung, wobei ein erster, feuchter oder zu befeuchtender Fluidstrom (7) innerhalb der Hohlfaser (4) geführt und ein zweiter, zu befeuchtender oder feuchter Fluidstrom (8) außerhalb der Hohlfaser (4) geführt wird.
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