WO2022122179A1 - Filter element for a flow of a gas under high pressure - Google Patents

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Sascha Dorner
Daniel Fahrner
Karl Jojo VIDIC
Jan WYSS
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Abstract

The invention relates to a filter device (1) for a flow of a gas under high pressure, which has at least one inlet opening (2) and at least one outlet opening (4), which are fluidically connected to one another, wherein a filter element (8) is provided which is arranged such that the gas flows through the filter element when there is a gas flow from the inlet opening to the outlet opening; wherein the filter element comprises two gas-permeable and fluid-permeable planar electrodes (10, 12) and an electrically non-conductive planar filter non-woven material (14), wherein the electrodes are arranged running parallel to and at a distance from one another and the filter non-woven material is arranged between the electrodes; wherein the electrodes and the filter non-woven material are cast at respective edges (24, 26) in at least one electrically non-conductive support element (20, 22), wherein electrically conductive terminals (32) are provided on the electrodes. The invention further relates to a corresponding method and a use.

Description

Beschreibung description
Filterelement für einen Strom eines unter hohem Druck stehenden Gases Filter element for a flow of high pressure gas
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für einen Strom eines unter hohem Druck stehenden Gases sowie ein Verfahren und eine Verwendung. The invention relates to a filter device for a stream of gas under high pressure, as well as a method and a use.
Stand der Technik State of the art
In geschmierten Gasverdichtersystemen, mit denen Gase auf hohe Drücke von über 100 bar verdichtet werden, können im Fehlerfall signifikante Konzentrationen des Schmiermittels im Reingasstrom zustande kommen. In diesem Fall kann es z.B. bei einem Kolbenverdichter einer Wasserstofftankstelle, sofern die Abscheideleistung der gasreinigenden Anlagenkomponenten nicht mehr ausreichend ist, dazu kommen, dass die erforderlichen Reinheitsgrade (z.B. 5.0, 3.0 oder SAE J-2719 und/oder ISO/PDTS 14687-2) des Wasserstoffs (H2) nicht eingehalten werden. In diesem Betriebsfall kann es weiterhin zu Verschleppungen des Schmiermittels in jene Bereiche der H2- Tankstelle kommen, welche der Kontaminationsquelle nachgeschaltet sind. Dies führt in weiterer Folge zu einer Kontamination des Tanksystems am betankten Fahrzeug mit dem unerwünschten Fluid. Daraus resultiert ebenfalls, dass kontaminierte Anlagenkomponenten der H2-Tankstelle im Fehlerfall einem aufwändigen Reinigungsprozess unterzogen werden müssen, um weiterhin einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten. Zudem ist ein signifikantes Schadensrisiko am betankten Brennstoffzellenfahrzeug (z.B. Verunreinigungen des Membransystems) durch kontaminierten Wasserstoff gegeben. In lubricated gas compressor systems, with which gases are compressed to high pressures of over 100 bar, significant concentrations of the lubricant in the clean gas flow can occur in the event of a fault. In this case, for example in the case of a piston compressor at a hydrogen filling station, if the separation capacity of the gas-cleaning system components is no longer sufficient, it can happen that the required degrees of purity (e.g. 5.0, 3.0 or SAE J-2719 and/or ISO/PDTS 14687-2) of the hydrogen (H 2 ) are not met. In this operating case, the lubricant can continue to be carried over into those areas of the H 2 filling station which are downstream of the source of contamination. This subsequently leads to contamination of the tank system on the vehicle being refueled with the undesired fluid. This also means that contaminated system components of the H 2 filling station have to be subjected to a complex cleaning process in the event of a fault in order to continue to ensure proper operation. In addition, there is a significant risk of damage to the refueled fuel cell vehicle (eg contamination of the membrane system) due to contaminated hydrogen.
Im Hochdruck- Wasserstoffbereich können Filterelemente zum Abfiltrieren von Feststoffpartikel und Flüssigkeiten eingesetzt werden. Diese sind jedoch nicht in der Lage das Gas zu reinigen und gleichzeitig in situ Messungen durchzuführen, um eine potentielle Flüssigkeitskontamination, insbesondere durch ionische Flüssigkeiten oder Öle, des ankommenden Gasstroms qualitativ und/oder quantitativ zu bestimmen. In the high-pressure hydrogen range, filter elements can be used to filter out solid particles and liquids. However, these are not able to clean the gas and at the same time carry out in situ measurements in order to qualitatively and/or quantitatively determine potential liquid contamination, in particular by ionic liquids or oils, of the incoming gas flow.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Filtervorrichtung für einen Strom eines unter hohem Druck stehenden Gases sowie ein Verfahren und eine Verwendung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Abhängige Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen. Disclosure of Invention This object is achieved by a filter device for a flow of a gas under high pressure, as well as a method and a use having the features of the independent claims. Dependent claims relate to preferred embodiments.
Die Filtervorrichtung für einen Strom eines unter hohem Druck stehenden Gases weist wenigstens eine Eintrittsöffnung und wenigstens eine Austrittsöffnung auf, die fluidisch miteinander verbunden sind, wobei ein Filterelement vorgesehen ist, das so angeordnet ist, dass das Gas durch das Filterelement strömt, wenn es von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung strömt; wobei das Filterelement zwei gasdurchlässige und flüssigkeitsdurchlässige flächige Elektroden und ein elektrisch nicht-leitendes flächiges Filtervlies umfasst, wobei die Elektroden in einem Abstand parallel zueinander verlaufend angeordnet sind und das Filtervlies zwischen den Elektroden angeordnet ist; wobei die Elektroden und das Filtervlies an jeweiligen Rändern in mindestens ein elektrisch nicht-leitendes Stützelement eingegossen sind, wobei elektrisch leitende Anschlüsse an die Elektroden vorgesehen sind. The filter device for a flow of a high-pressure gas has at least one inlet opening and at least one outlet opening which are fluidly connected to one another, there being provided a filter element which is arranged such that the gas flows through the filter element when it comes from the inlet opening flows to the outlet opening; wherein the filter element comprises two gas-permeable and liquid-permeable flat electrodes and an electrically non-conductive flat filter fleece, the electrodes being arranged at a distance parallel to one another and the filter fleece being arranged between the electrodes; wherein the electrodes and the filter fleece are cast into at least one electrically non-conductive support element at respective edges, wherein electrically conductive connections are provided on the electrodes.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung filtert durch das Filtervlies Verunreinigungen, insbesondere Flüssigkeiten, aus einem durchströmenden Gas, wobei die Verunreinigungen im Filtervlies abgeschieden bzw. absorbiert werden. In der Folge führen die im Filtervlies abgeschiedenen Verunreinigungen zu einer Änderung der elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit, Permittivität) des Filtervlieses. Die Erfassung dieser Änderungen wird durch die an der Filtervorrichtung vorgesehen Elektroden und die damit verbundenen Anschlüsse ermöglicht. Diese Erfassung kann durch Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden erfolgen. Insbesondere bildet das Filtervlies zusammen mit darin abgeschiedenen Verunreinigungen ein Dielektrikum für den durch die Elektroden gebildeten Kondensator, so dass sich die Kapazität mit zunehmender Verunreinigung ändert. The filter device according to the invention filters impurities, in particular liquids, from a gas flowing through the filter fleece, the impurities being separated or absorbed in the filter fleece. As a result, the impurities separated in the filter fleece lead to a change in the electrical properties (conductivity, permittivity) of the filter fleece. The detection of these changes is made possible by the electrodes provided on the filter device and the connections connected thereto. This detection can be done by applying a voltage between the electrodes. In particular, the filter fleece together with the impurities deposited therein forms a dielectric for the capacitor formed by the electrodes, so that the capacitance changes with increasing impurity.
Indem das Filtervlies und die Elektroden an den Rändern in Stützelemente eingebettet bzw. eingegossen sind, wird ein Verbund-Filterelement gebildet, das die für Hochdruck-Anwendungen nötige mechanische Stabilität aufweist. By embedding or casting the filter fleece and the electrodes at the edges in support elements, a composite filter element is formed that has the mechanical stability required for high-pressure applications.
Als unter hohem Druck stehend wird ein Gas angesehen, das einen Druck von wenigstens 100 bar, bevorzugt wenigstens 300 bar, weiter bevorzugt wenigstens 500 bar, am meisten bevorzugt wenigstens 800 bar aufweist. Unabhängig davon liegt eine obere Grenze vorzugsweise bei etwa 1200 bar, weiter bevorzugt bei etwa 1000 bar. Die Filtervorrichtung ist entsprechend angepasst, einen Gasstrom der unter einem der angegebenen Drücke steht zu verarbeiten bzw. zu filtern. Das Gas kann beispielsweise eine Temperatur aufweisen, die im Bereich zwischen -50 °C und 80 °C liegt. A gas is considered to be under high pressure if it has a pressure of at least 100 bar, preferably at least 300 bar, more preferably at least 500 bar, most preferably at least 800 bar. Irrespective of this, an upper limit is preferably around 1200 bar, more preferably around 1000 bar. The filter device is appropriately adapted to process or filter a gas stream that is under one of the specified pressures. For example, the gas may have a temperature ranging between -50°C and 80°C.
Das zu filternde Gas ist bevorzugt Wasserstoff-Gas, dessen Druck in einem der vorstehend genannten Bereiche und/oder dessen Temperatur im vorgenannten Bereich liegt. D.h. die Filtervorrichtung ist bei diesen Drücken und/oder Temperaturen gegenüber Wasserstoff- Versprödung resistent und weist eine hohe Verschleißfestigkeit auf. The gas to be filtered is preferably hydrogen gas, the pressure of which is in one of the aforementioned ranges and/or the temperature of which is in the aforementioned range. That is, the filter device is resistant to hydrogen embrittlement at these pressures and/or temperatures and has a high resistance to wear.
Der Begriff "flächig" ist so zu verstehen, dass sich das jeweilige Element (Elektroden bzw. Filtervlies bzw. Filterelement) sich im Wesentlichen entlang einer Fläche erstreckt, wobei eine zur Fläche orthogonale Dicke des Elements klein im Vergleich zur Ausdehnung der Fläche ist; z.B. ist die Dicke höchstens 1/10 einer maximalen, entlang der Fläche gemessen, Ausdehnung der Fläche. "Im Wesentlichen" soll sich hier auf diese Dicke beziehen. Die Fläche, entlang der sich das jeweilige Element erstreckt, kann im Prinzip beliebig geformt und gekrümmt sein (vgl. Figur 1 , in der zylindermantelförmige Elemente auftreten) muss also nicht eben sein, d.h. "flächig" ist nicht im Sinne von "eben-flächig" zu verstehen. Die Ränder sind entsprechend Ränder der Fläche und erstrecken sich in Dickenrichtung. The term “area” is to be understood in such a way that the respective element (electrodes or filter fleece or filter element) extends essentially along a surface, with a thickness of the element orthogonal to the surface being small compared to the extent of the surface; e.g., the thickness is at most 1/10 of a maximum dimension of the face, measured along the face. As used herein, "substantially" is intended to refer to that thickness. The surface along which the respective element extends can, in principle, be of any shape and curvature (cf. Figure 1, in which elements in the shape of a cylinder jacket occur) does not have to be flat, i.e. "flat" does not mean "flat". " to understand. The edges are corresponding edges of the surface and extend in the thickness direction.
Das Filtervlies besteht aus einem (nicht-leitenden) offenporigen Gewebematerial, das vorzugsweise Glasfasern, vorzugsweise mit erhöhter Oberflächenrauigkeit, umfasst. Das Filtervlies ist gasdurchlässig und in der Lage Verunreinigungen, insbesondere durch Flüssigkeiten, aus einem durchströmenden Gas zu filtern. Die Dicke des Filtervlieses ist bevorzugt auf den Abstand der Elektroden abgestimmt also gleich diesem Abstand, so dass das Filtervlies durch die Elektroden abgestützt wird. The filter fleece consists of a (non-conductive) open-pored fabric material, which preferably includes glass fibers, preferably with increased surface roughness. The filter fleece is gas-permeable and able to filter impurities, in particular liquids, from a gas flowing through. The thickness of the filter fleece is preferably matched to the distance between the electrodes, ie equal to this distance, so that the filter fleece is supported by the electrodes.
Die Elektroden sind vorzugsweise als elektrisch leitende Drähte, ein elektrisch leitendes Drahtgeflecht oder ein gelochtes Blech ausgebildet. Die Elektroden sind weiterhin vorzugsweise aus einem Metall. Vorzugsweise besteht das mindestens eine Stützelement aus einem Material, das ein Polymerharz umfasst; wobei das Material weiter bevorzugt ein Polymerharz ist. Polymerharze sind zweckmäßig, da diese einfach zu verarbeiten sind und im ausgehärteten Zustand eine stabile Verbindung von Elektroden und Filtervlies gewährleisten. The electrodes are preferably designed as electrically conductive wires, an electrically conductive wire mesh or a perforated metal sheet. The electrodes are also preferably made of a metal. Preferably, the at least one support member is made of a material that includes a polymeric resin; more preferably the material is a polymeric resin. Polymer resins are useful because they are easy to process and, when cured, ensure a stable connection between the electrodes and the filter fleece.
Bevorzugt sind die Anschlüsse an die Elektroden durch das mindestens eine Stützelement herausgeführt. Dies ist vorteilhaft, da die Anschlüsse und eventuell damit verbunden weiterführende Kabel so geschützt sind und insbesondere nicht im Gasstrom liegen, also diesen nicht behindern können und nicht von diesem mitgerissen werden können. The connections to the electrodes are preferably brought out through the at least one support element. This is advantageous because the connections and any further cables connected thereto are protected in this way and, in particular, are not located in the gas flow, ie cannot impede it and cannot be swept along by it.
Bevorzugt ist das Filtervlies in der Lage (d.h. ist entsprechend ausgebildet), ionische Flüssigkeiten, Öle, insbesondere Mineralöle, und/oder Kohlenwasserstoffverbindungen in flüssiger Form zu absorbieren. Die Temperatur, bei der die Kohlenwasserstoffverbindung und die Öle flüssig sind, entspricht hier der Temperatur, die das zu filternde Gas aufweist. Beispielsweise kann eine Temperatur, bei der die Kohlenwasserstoffverbindung und die Öle flüssig sind, im Bereich zwischen -50 °C und 80 °C liegen. Ein Beispiel für ionische Flüssigkeiten sind Imidazoliumderivate, gelöst in einer quarternären Ammoniumverbindung. Die Detektierbarkeit von Ölen wird insbesondere verbessert, wenn sie mit elektrisch leitfähigen Substanzen kontaminiert sind. The filter fleece is preferably able (i.e. is designed accordingly) to absorb ionic liquids, oils, in particular mineral oils, and/or hydrocarbon compounds in liquid form. The temperature at which the hydrocarbon compound and the oils are liquid corresponds here to the temperature of the gas to be filtered. For example, a temperature at which the hydrocarbon compound and oils are liquid may range between -50°C and 80°C. An example of ionic liquids are imidazolium derivatives dissolved in a quaternary ammonium compound. The detectability of oils is particularly improved when they are contaminated with electrically conductive substances.
Vorzugsweise umfasst das Filtervlies Glasfaser, wobei ein Gewichtsanteil der Glasfaser am Filtervlies bevorzugt mindestens 50 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt mindestens 75 Gewichtsprozent beträgt. Glasfasern sind vorteilhaft, da diese für Hochdruck-Anwendungen geeignet sind. Insbesondere besitzen sie eine hohe Stabilität/Festigkeit, so dass keine Fasern bei hohen Massenströmen mitgerissen werden. The non-woven filter fabric preferably comprises glass fibers, with the proportion by weight of the glass fibers in the non-woven filter fabric preferably being at least 50 percent by weight, more preferably at least 75 percent by weight. Glass fibers are advantageous because they are suitable for high-pressure applications. In particular, they have high stability/strength, so that no fibers are entrained at high mass flows.
Die Filtervorrichtung umfasst bevorzugt ein oder mehrere metallische Gehäuseelemente; wobei das Filterelement mittels des mindestens einen Stützelements an dem einen oder den mehreren Gehäuseelementen befestigt ist; wobei bevorzugt das mindestens eine Stützelement in das eine oder die mehreren Gehäuseelemente eingegossen ist. Durch metallische Gehäuseelemente kann die Stabilität weiter erhöht werden. The filter device preferably comprises one or more metallic housing elements; wherein the filter element is attached to the one or more housing elements by means of the at least one support element; wherein preferably the at least one support element in the one or more Housing elements is cast. The stability can be further increased by metallic housing elements.
Bevorzugt ist zwischen der Eintrittsöffnung und dem Filterelement kein anderer Filter angeordnet. Ein anderer Filter (außer dem Filterelement bzw. Filtervlies) zwischen Eintrittsöffnung und Filterelement ist nachteilig, da dieser Verunreinigungen aus dem Gas herausfiltert, die dann nicht im Filtervlies zwischen den Elektroden abgeschieden werden, so dass sich die elektrischen Eigenschaft des Filterelements nicht oder weniger stark ändern. Als Folge kann eine Verunreinigung des zugeführten Gases nicht oder später erkannt werden. No other filter is preferably arranged between the inlet opening and the filter element. Another filter (apart from the filter element or filter fleece) between the inlet opening and the filter element is disadvantageous because it filters out impurities from the gas, which are then not separated in the filter fleece between the electrodes, so that the electrical properties of the filter element do not change or change to a lesser extent . As a result, contamination of the supplied gas cannot be detected or can be detected later.
Vorzugsweise weisen die Elektroden und das Filtervlies jeweils die Form eines Zylindermantels oder von Zylindermantel-Abschnitten aufweisen; wobei bevorzugt zwei Stützelemente vorgesehen sind, wobei ein Stützelement die Form einer Scheibe, insbesondere einer Kreisscheibe, aufweist und das andere Stützelement die Form eines Rings, insbesondere eines Kreisrings, aufweist; wobei weiter bevorzugt, gegebenenfalls, ein Gehäuseboden und ein Gehäusedeckel als Gehäuseelemente vorgesehen sind, wobei der Gehäuseboden die Form einer Scheibe, insbesondere einer Kreisscheibe, aufweist und der Gehäusedeckel die Form eines Rings, insbesondere eines Kreisrings, aufweist, wobei die Eintrittsöffnung durch die Öffnung des Rings gebildet wird, und wobei an äußeren Rändern des Gehäusebodens und des Gehäusedeckels Vorsprünge vorgesehen sind, die sich senkrecht zur Scheibenform bzw. zur Ringform erstrecken. Diese Ausführung ermöglicht eine kompakte, einfach in bestehende Anlagen zu integrierende, Bauform, die gleichzeitig eine große Filterfläche bietet. Preferably, the electrodes and the filter fleece each have the shape of a cylinder jacket or of cylinder jacket sections; wherein preferably two support elements are provided, wherein one support element has the shape of a disk, in particular a circular disk, and the other support element has the shape of a ring, in particular a circular ring; with further preference, optionally, a housing base and a housing cover being provided as housing elements, with the housing base having the shape of a disk, in particular a circular disk, and the housing cover having the shape of a ring, in particular a circular ring, with the inlet opening passing through the opening of the Ring is formed, and wherein projections are provided on the outer edges of the housing base and the housing cover, which extend perpendicularly to the disc shape and the ring shape. This design enables a compact design that can be easily integrated into existing systems, which at the same time offers a large filter area.
Die Filtervorrichtung umfasst bevorzugt einen Stromsensor und/oder einen Kapazitätssensor, der mit den Anschlüssen an die Elektroden verbunden ist und dazu eingerichtet ist, einen Strom und/oder eine Kapazität zwischen den Elektroden zu messen. The filter device preferably comprises a current sensor and/or a capacitance sensor which is connected to the connections to the electrodes and is set up to measure a current and/or a capacitance between the electrodes.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Filtrierung eines unter hohem Druck stehenden Gases, umfasst ein Leiten des Gases durch eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung; ein Messen eines Stroms und/oder einer Kapazität zwischen den Elektroden der Filtervorrichtung. Im Verfahren wird vorzugsweise beim Messen des Stroms und/oder der Kapazität eine Wechselspannung zwischen den Elektroden bzw. an die Elektroden angelegt. The method according to the invention for filtering a gas under high pressure comprises passing the gas through a filter device according to the invention; measuring a current and/or a capacitance between the electrodes of the filter device. In the method, an alternating voltage is preferably applied between the electrodes or to the electrodes when measuring the current and/or the capacitance.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Vergleichen des gemessenen Stroms und/der der gemessenen Kapazität mit einem vorgegebenen Stromgrenzwert bzw. einem vorgegebenen Kapazitätsgrenzwert; ein Unterbrechen des Leitens des Gases durch die Filtervorrichtung, wenn beim Vergleich festgestellt wird, dass der Stromgrenzwert bzw. der Kapazitätsgrenzwert überschritten wird. The method preferably includes comparing the measured current and/or the measured capacitance with a predetermined current limit value or a predetermined capacitance limit value; interrupting the conduction of the gas through the filter device if the comparison establishes that the current limit value or the capacity limit value is exceeded.
Vorzugsweise ist das Gas ein Wasserstoff-Gas mit einem Druck von mindestens 100 bar; wobei bevorzugt der Druck in einem Bereich von 300 bar bis 1200 bar, weiter bevorzugt in einem Bereich von 500 bar bis 1100 bar, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 800 bis 1000 bar, liegt. Preferably the gas is a hydrogen gas at a pressure of at least 100 bar; preferably the pressure is in a range from 300 bar to 1200 bar, more preferably in a range from 500 bar to 1100 bar, most preferably in a range from 800 to 1000 bar.
Bevorzugt wird das Wasserstoff-Gas mit einem Massenstrom durch die Filtervorrichtung geleitet, so dass der Massenstrom in Bezug auf eine Fläche des Filterelements der Filtervorrichtung im Bereich von 0,01 g/s/cm2 bis 3 g/s/cm2, weiter bevorzugt im Bereich von 0,02 g/s/cm2 bis 2 g/s/cm2, liegt. Insbesondere sind hohe Massenströme von über 0,5 g/s/cm2 im Verfahren vorgesehen. The hydrogen gas is preferably passed through the filter device with a mass flow such that the mass flow in relation to an area of the filter element of the filter device is in the range from 0.01 g/s/cm 2 to 3 g/s/cm 2 , more preferably in the range of 0.02 g/s/cm 2 to 2 g/s/cm 2 . In particular, high mass flows of more than 0.5 g/s/cm 2 are provided for in the process.
Gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung wird eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung zur Filtrierung eines Wasserstoff-Gases, das einen Druck von mindestens 100 bar aufweist verwendet; wobei bevorzugt der Druck in einem Bereich von 300 bar bis 1200 bar, weiter bevorzugt in einem Bereich von 500 bar bis 1100 bar, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 800 bis 1000 bar, liegt und/oder wobei bevorzugt das Wasserstoff-Gas mit einem Massenstrom durch die Filtervorrichtung geleitet wird, so dass der Massenstrom in Bezug auf eine Fläche des Filterelements der Filtervorrichtung im Bereich von 0,01 g/s/cm2 bis 3 g/s/cm2, weiter bevorzugt im Bereich von 0,02 g/s/cm2 bis 2 g/s/cm2, liegt. Insbesondere ist die Verwendung für hohe Massenströme von über 0,5 g/s/cm2 vorgesehen. According to the use according to the invention, a filter device according to the invention is used for filtering a hydrogen gas which has a pressure of at least 100 bar; wherein the pressure is preferably in a range from 300 bar to 1200 bar, more preferably in a range from 500 bar to 1100 bar, most preferably in a range from 800 to 1000 bar, and/or wherein the hydrogen gas is preferably mixed with a Mass flow is passed through the filter device, so that the mass flow in relation to an area of the filter element of the filter device in the range of 0.01 g / s / cm 2 to 3 g / s / cm 2 , more preferably in the range of 0.02 g /s/cm 2 to 2 g/s/cm 2 . In particular, use for high mass flows of over 0.5 g/s/cm 2 is intended.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren weiter erläutert, die Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Kurze Beschreibung der Figuren The invention is further explained below with reference to the attached figures, which illustrate embodiments of the present invention. Brief description of the figures
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Filtervorrichtung für ein unter hohem Druck stehendes Gas gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 1 is a sectional view of a high pressure gas filter apparatus according to a preferred embodiment of the invention; and
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 2 shows a flow chart of a preferred method according to the invention.
Ausführliche Figurenbeschreibung Detailed character description
Figur 1 stellt in einer Schnittdarstellung eine Filtervorrichtung 1 für ein unter hohem Druck stehendes Gas gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar. Die dargestellte Filtervorrichtung ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei sie eine Zylinderform aufweist und die Symmetrieachse in der Schnittebene der Darstellung liegt. FIG. 1 shows a sectional view of a filter device 1 for a gas under high pressure according to a preferred embodiment of the invention.
Die Filtervorrichtung umfasst ein Filterelement 8, das die Form eines Zylindermantels aufweist. Das Filterelement 8 ist durch zwei Elektroden 10, 12 und ein Filtervlies 14 gebildet, die jeweils die Form eines (Kreis-)Zylindermantels aufweisen, wobei die entsprechenden Symmetrieachsen zusammenfallen. Die beiden Elektroden 10, 12 sind in einem Abstand zueinander angeordnet, wobei das Filtervlies 14 zwischen den Elektroden angeordnet ist. Die Dicke des Filtervlieses ist bevorzugt auf den Abstand der Elektroden abgestimmt also gleich diesem Abstand, so dass das Filtervlies seitlich (in der gezeigten Ausführungsform in radialer Richtung) durch die Elektroden abgestützt wird. Das Filtervlies besteht aus einem (nicht-leitenden) offenporigen Gewebematerial, das vorzugsweise Glasfasern umfasst. Das Filtervlies ist gasdurchlässig und in der Lage Verunreinigungen, insbesondere durch Flüssigkeiten, aus einem durchströmenden Gas zu filtern. The filter device comprises a filter element 8, which has the shape of a cylinder jacket. The filter element 8 is formed by two electrodes 10, 12 and a filter fleece 14, each of which has the shape of a (circular) cylinder jacket, with the corresponding axes of symmetry coinciding. The two electrodes 10, 12 are arranged at a distance from one another, with the filter fleece 14 being arranged between the electrodes. The thickness of the filter fleece is preferably matched to the distance between the electrodes, ie equal to this distance, so that the filter fleece is supported laterally (in the embodiment shown in the radial direction) by the electrodes. The filter fleece consists of a (non-conductive) open-pored fabric material, which preferably includes glass fibers. The filter fleece is gas-permeable and able to filter impurities, in particular liquids, from a gas flowing through.
Die Elektroden 10, 12 können beispielsweis jeweils durch elektrisch leitende Drähte 16, 18 gebildet sein, die etwa spiralförmig verlaufen oder ein Drahtgitter bzw. ein Drahtgeflecht mit nicht weiter dargestellten, zumindest teilweise parallel zur Symmetrieachse verlaufenden Drähten bilden. Die Drähte, insbesondere des Drahtgitters bzw. Drahtgeflechts, sind zu einander beabstandet, wobei Durchlässe in radialer Richtung gebildet sind, so dass die Elektroden gasdurchlässig und flüssigkeitsdurchlässig sind. Ebenso ist es möglich, gelochte Bleche als Elektroden zu verwenden, d.h. elektrisch leitende Bleche, die mit hin reichend großen und vielen Löchern versehen sind. The electrodes 10, 12 can be formed, for example, by electrically conductive wires 16, 18, which run approximately spirally or form a wire grid or wire mesh with wires (not shown) running at least partially parallel to the axis of symmetry. The wires, in particular of the wire grid or wire mesh, are spaced apart from one another, passages being formed in the radial direction, so that the electrodes are permeable to gas and liquid. It is also possible to use perforated sheets as electrodes use, ie electrically conductive sheets that are provided with out reaching large and many holes.
An ihren Rändern 24, 26 sind die Elektroden und das Filtervlies in Stützelemente 20, 22 eingebettet bzw. eingegossen. Die Ränder sind aufgrund der Zylindermantelform von Elektroden und Filtervlies kreisförmig bzw. kreisringförmig. Dabei sind obere Ränder 24 in ein oberes Stützelement 20 und untere Ränder 26 in ein unteres Stützelement 22 eingegossen. Die Begriff 'oben'/'unten' beziehen sich hier auf die Figur; die tatsächliche Ausrichtung der Filtervorrichtung kann natürlich beliebig sein. Die Stützelemente bestehen aus einem elektrisch nicht-leitenden Material, vorzugsweise aus einem Polymerharz. Zwischen den Elektroden besteht also keine elektrisch leitende Verbindung. At their edges 24, 26, the electrodes and the filter fleece are embedded or cast in support elements 20, 22. The edges are circular or annular due to the cylindrical shape of the electrodes and filter fleece. Upper edges 24 are cast into an upper support element 20 and lower edges 26 into a lower support element 22 . As used herein, the terms 'top'/'bottom' refer to the figure; the actual orientation of the filter device can of course be arbitrary. The support members are made of an electrically non-conductive material, preferably a polymeric resin. There is therefore no electrically conductive connection between the electrodes.
Die Stützelemente 20, 22 sind weiterhin in Gehäuseelemente 28, 30, nämlich einen Gehäusedeckel 28 und einen Gehäuseboden 30, eingegossen bzw. eingebettet, wobei das obere Stützelement 20 in den Gehäusedeckel 28 und das untere Stützelement 22 in den Gehäuseboden 30 eingegossen ist. Die Gehäuseelemente bestehen vorzugsweise aus einem Metall, um eine hohe Stabilität zu gewährleisten. The support elements 20, 22 are also cast or embedded in housing elements 28, 30, namely a housing cover 28 and a housing base 30, with the upper support element 20 being cast in the housing cover 28 and the lower support element 22 in the housing base 30. The housing elements are preferably made of metal in order to ensure high stability.
Das obere Stützelement 20 weist die Form eines Kreisrings bzw. einer Kreisscheibe mit einer mittigen Öffnung auf. Das untere Stützelement 22 weist die Form einer Kreisscheibe auf. Die Form der Gehäuseelemente entspricht hier der Form der Stützelemente, d.h. der Gehäusedeckel 28 weist die Form eines Kreisrings bzw. einer Kreisscheibe mit einer mittigen Öffnung, die mit der Öffnung des oberen Stützelements fluchtet, auf und der Gehäuseboden 30 weist die Form einer Kreisscheibe auf. Die Symmetrieachsen der Stützelemente und der Gehäuseelemente fallen zusammen und fallen auch mit der Symmetrieachse der Filtervorrichtung bzw. der Zylindermantelform des Filterelements zusammen. An den äußeren Rändern von Gehäusedeckel und Gehäuseboden sind zusätzlich Vorsprünge 29, 31 vorgesehen, die sich in axialer Richtung (d.h. parallel zur Symmetrieachse) erstrecken und die Stützelemente 20, 22 an ihren Rändern umschließen. The upper support element 20 has the shape of a circular ring or a circular disc with a central opening. The lower support element 22 has the shape of a circular disc. The shape of the housing elements here corresponds to the shape of the support elements, i.e. the housing cover 28 has the shape of a circular ring or a circular disk with a central opening which is aligned with the opening of the upper support element, and the housing base 30 has the shape of a circular disk. The axes of symmetry of the support elements and of the housing elements coincide and also coincide with the axis of symmetry of the filter device or the cylindrical jacket shape of the filter element. On the outer edges of the housing cover and housing base, projections 29, 31 are additionally provided, which extend in the axial direction (i.e. parallel to the axis of symmetry) and enclose the supporting elements 20, 22 at their edges.
Es können auch weitere Gehäuseelemente vorgesehen sein (nicht gezeigt), insbesondere Gehäuseelemente, die den Gehäusedeckel und den Gehäuseboden miteinander verbinden, z.B. in Längsrichtung verlaufenden Streben. Weiterhin kann als Gehäuseelement ein hochdruckfestes Außengehäuse vorgesehen sein (nicht gezeigt), in das die Filtervorrichtung der Figur eingesetzt wird und in dem Zu- und Abfuhrdurchgänge bereitgestellt sind, die einerseits mit der Eintritts- bzw. Further housing elements can also be provided (not shown), in particular housing elements which connect the housing cover and the housing base to one another, for example struts running in the longitudinal direction. Furthermore, as housing element, a high-pressure-resistant outer housing can be provided (not shown), into which the filter device of the figure is inserted and in which the supply and discharge passages are provided, which are connected on the one hand to the inlet and outlet ports respectively.
Austrittsöffnung fluidisch verbunden sind und die andererseits mit (Rohr-)Anschlüssen an weiterführende Gasleitungen, durch die das zu filternde Gas zu- und abgeführt wird, verbunden sind. Outlet opening are fluidically connected and on the other hand with (pipe) connections to further gas lines through which the gas to be filtered is supplied and discharged, are connected.
Die Öffnungen im oberen Stützelement 20 und im Gehäusedeckel 28 bilden zusammen die Eintrittsöffnung 2 der Filtervorrichtung. Das untere Stützelement 22 schließt die Filtervorrichtung am entgegengesetzten Ende ab, so dass ein zylindrischer Hohlraum 6 gebildet wird, der von den Stützelementen und dem Filterelement begrenzt ist. Zu filterndes Gas strömt durch die Eintrittsöffnung 2 in den Hohlraum 6 und strömt von dort durch das Filterelement 8, jeweils durch Pfeile angedeutet. Anschließend tritt das Gas aus der Filtervorrichtung durch eine Austrittsöffnung 4, die hier die Form eines Zylindermantels hat, aus. Im Filtervlies 8 werden dabei Verunreinigungen aus dem Gas gefiltert. The openings in the upper support element 20 and in the housing cover 28 together form the inlet opening 2 of the filter device. The lower support element 22 closes off the filter device at the opposite end, so that a cylindrical cavity 6 is defined which is defined by the support elements and the filter element. Gas to be filtered flows through the inlet opening 2 into the cavity 6 and flows from there through the filter element 8, each indicated by arrows. The gas then exits the filter device through an outlet opening 4, which here has the shape of a cylinder jacket. Impurities are filtered out of the gas in the filter fleece 8 .
Ein Außendurchmesser D des Filterelements 8 liegt vorzugsweise im Bereich von 2 cm bis 10 cm, insbesondere im Bereich von 2 cm bis 5 cm. Eine Gesamtlänge der Filtervorrichtung 1 liegt vorzugsweise im Bereich von 4 cm bis 20 cm, insbesondere im Bereich von 5 cm bis 10 cm. Je nach Ausführung bzw. Dicke der Stützelemente 20, 22 und der Gehäuseelemente (Gehäusedeckel 28, Gehäuseboden 30) ist die Länge des Filterelements um etwa 1 cm bis 2 cm kürzer als die Gesamtlänge. Diese Abmessungen führen zu einer kompakten Filtervorrichtung, die insbesondere einfach in bestehende Anlagen integriert werden kann. Gleichzeitig ist eine große Filterfläche gegeben, so dass hohe Volumen- bzw. Massenströme möglich sind. Eine Filtervorrichtung mit einem Außendurchmesser von ca. 3 - 4 cm und einer Gesamtlänge von ca. 8 - 9 cm erlaubt beispielsweise die Filtrierung von Wasserstoffgas bei etwa 1000 bar mit bis zu 100 g/s (H2-Massenstrom). An outside diameter D of the filter element 8 is preferably in the range from 2 cm to 10 cm, in particular in the range from 2 cm to 5 cm. An overall length of the filter device 1 is preferably in the range from 4 cm to 20 cm, in particular in the range from 5 cm to 10 cm. Depending on the design or thickness of the support elements 20, 22 and the housing elements (housing cover 28, housing base 30), the length of the filter element is about 1 cm to 2 cm shorter than the overall length. These dimensions lead to a compact filter device that can be easily integrated into existing systems. At the same time, there is a large filter surface, so that high volume or mass flows are possible. A filter device with an outer diameter of about 3-4 cm and a total length of about 8-9 cm allows, for example, the filtration of hydrogen gas at about 1000 bar with up to 100 g/s (H 2 mass flow).
Weiterhin sind Anschlüsse 32 an die Elektroden 10, 12 vorgesehen, die in elektrisch isolierter Weise durch das untere Stützelement und den Gehäuseboden geführt sind. Eine Isolation ist hier insbesondere bei der Durchführung durch den metallischen Gehäuseboden vorzusehen, da die Stützelemente bereits aus einem nicht-leitenden Material bestehen. Mit den Anschlüssen 32 können die Elektroden in elektrisch leitender Weise mit einem vorzugsweise vorgesehenen Strom- und/oder Kapazitätssensor 34 bzw. Strom- und/oder Kapazitätsmessgerät verbunden werden oder verbunden sein. Furthermore, connections 32 to the electrodes 10, 12 are provided, which are routed through the lower support element and the housing base in an electrically insulated manner. Insulation is to be provided here, in particular when leading through the metallic housing base, since the support elements are already made of a non-conductive material. With the terminals 32, the electrodes can be electrically be connected or be connected in a conductive manner to a preferably provided current and/or capacitance sensor 34 or current and/or capacitance measuring device.
An die Elektroden 10, 12 kann über die Anschlüsse 32 eine elektrische Spannung, vorzugsweise eine Wechselspannung, angelegt werden. Das Filtervlies 14 ist nichtleitend, also ein Isolator, und bildet (zusammen mit einem gegebenenfalls durch das Filtervlies strömenden Gas) ein Dielektrikum zwischen den beiden Elektroden 10, 12. Sobald reiner Wasserstoff in das Filterelement eintritt und durch das Filtervlies strömt, liegt eine äußerst geringe elektrische Leitfähigkeit in den wasserstoffhaltigen Kanälen des offenporigen Filtervlieses zwischen den Elektroden vor. Da gasförmiger Wasserstoff ein elektrischer Isolator ist, gehen die zwischen den Elektroden gemessenen Ströme I und Kapazitäten C gegen Null. Sobald es zu einer Flüssigkeitskontamination des ankommenden Gasstroms kommt, wird das poröse Filtervlies mit dem Zweiphasengemisch durchflutet, wobei die Flüssigphase (Verunreinigung) in den porösen Kanälen des Gewebes abgeschieden wird. Nach einer von der Beladung des Gasstromes und von der Durchflussmenge abhängigen Retentionszeit, ist soviel Flüssigkeit im Filtervlies abgeschieden, dass die elektrochemische Wirkungsweise des Dielektrikums signifikant beeinflusst wird. Aufgrund dessen verändern sich auch die Messwerte für Strom I und Kapazität C, insbesondere steigt die (relative) Dielektrizitätskonstante bzw. Permittivität des Dielektrikums mit zunehmender Kontamination an. Überschreitet einer der beiden oder beide Messwerte eine der Systemanforderung angepasste Messwertschwelle (Stromgrenzwert und/oder Kapazitätsgrenzwert), kann ein elektrisches Signal an eine Anlagensteuerung weitergeleitet werden und die Zuleitung von Gas unterbrochen werden. Letztlich führt dies beispielsweise zu einer Abschaltung eines Verdichtersystems, um weitere Flüssigkeitskontaminationen der dem Filterelement nachgeschalteten Anlagenkomponenten zu verhindern. An electrical voltage, preferably an alternating voltage, can be applied to the electrodes 10, 12 via the connections 32. The filter fleece 14 is non-conductive, i.e. an insulator, and (together with any gas flowing through the filter fleece) forms a dielectric between the two electrodes 10, 12. As soon as pure hydrogen enters the filter element and flows through the filter fleece, there is an extremely low electrical conductivity in the hydrogen-containing channels of the open-pored filter fleece between the electrodes. Since gaseous hydrogen is an electrical insulator, the currents I and capacitances C measured between the electrodes approach zero. As soon as liquid contamination of the incoming gas flow occurs, the porous filter mat is flooded with the two-phase mixture, with the liquid phase (contaminant) being separated in the porous channels of the fabric. After a retention time that depends on the loading of the gas flow and the flow rate, so much liquid has been separated in the filter fleece that the electrochemical mode of action of the dielectric is significantly influenced. Because of this, the measured values for current I and capacitance C also change, in particular the (relative) dielectric constant or permittivity of the dielectric increases with increasing contamination. If one of the two or both measured values exceeds a measured value threshold (current limit value and/or capacity limit value) adapted to the system requirement, an electrical signal can be forwarded to a system control and the supply of gas can be interrupted. Ultimately, this leads, for example, to a compressor system being switched off in order to prevent further liquid contamination of the system components downstream of the filter element.
Figur 2 stellt den Ablauf eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Filtrierung eines unter hohem Druck stehenden Gases unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, etwa der in Figur 1 dargestellten. In Schritt 52 wird Gas durch die Filtervorrichtung geleitet bzw. mit dem Leiten von Gas durch die Filtervorrichtung begonnen, d.h. das Gas wird in die Eintrittsöffnung geleitet und von der Austrittsöffnung abgeleitet. In Schritt 54 wird eine Spannung, insbesondere eine Wechselspannung, an die Elektroden bzw. die mit diesen verbunden Anschlüsse angelegt. Dies kann bereits vor oder gleichzeitig mit dem Beginn der Zuleitung von Gas erfolgen. FIG. 2 illustrates the flow of a preferred method of filtering a high pressure gas in accordance with the present invention using a filter apparatus such as that shown in FIG. 1 in accordance with the present invention. In step 52 gas is conducted through the filter device or the conduction of gas through the filter device is started, ie the gas is conducted into the inlet opening and discharged from the outlet opening. In step 54, a voltage, in particular an alternating voltage, is applied to the electrodes or the terminals connected to them. This can be done before or at the same time as the gas is fed in.
In Schritt 56 wird ein Strom zwischen den Elektroden gemessen bzw. bestimmt, d.h. die Stromstärke des Stroms wird gemessen. Aus dem Strom kann zusammen mit der anliegenden Spannung auch die Kapazität zwischen den Elektroden bestimmt werden (unter Berücksichtigung der relativen Phase); die Kapazität wird also ebenso gemessen. In step 56, a current between the electrodes is measured or determined, i.e. the amperage of the current is measured. The capacitance between the electrodes can also be determined from the current together with the applied voltage (taking into account the relative phase); the capacity is also measured.
In Schritt 58 wird der gemessene Strom (genauer dessen Stromstärke) mit einem Stromgrenzwert (genauer Stromstärkengrenzwert) verglichen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die gemessene Kapazität mit einem Kapazitätsgrenzwert verglichen werden. In step 58 the measured current (more precisely its current intensity) is compared with a current limit value (more precisely current intensity limit value). As an alternative or in addition, the measured capacity can also be compared with a capacity limit value.
Wenn beim Vergleich festgestellt wird, dass der Stromgrenzwert bzw. der Kapazitätsgrenzwert überschritten wird, wird in Schritt 60 die Zuleitung von Gas unterbrochen (z.B. indem die zuleitenden Anlagenteile entsprechend angesteuert werden). If the comparison establishes that the current limit value or the capacity limit value is exceeded, the supply of gas is interrupted in step 60 (e.g. by appropriately controlling the supplying parts of the system).
Klarerweise sind diese Schritte nicht als aufeinanderfolgende Schritte zu verstehen, sondern sie werden fortwährend, parallel ausgeführt, soweit nicht ein Zusammenhang zwischen den Schritten besteht, der die Ausführung eines Schritts nach einem anderen bedingt. Es wird also das Gas fortwährend zugeleitet, die Spannung wird fortwährend angelegt, der Strom bzw. die Kapazität werden fortwährend gemessen und er Vergleich erfolgt fortwährend auf Grund des jeweils aktuellen Stromstärkenwerts bzw. der aktuellen Kapazität. Clearly, these steps are not to be understood as consecutive steps, but are carried out continuously, in parallel, unless there is a connection between the steps that necessitates the execution of one step after another. The gas is therefore continuously fed in, the voltage is continuously applied, the current or the capacity is continuously measured and it is continuously compared on the basis of the current current value or the current capacity.

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Filtervorrichtung (1) für einen Strom eines unter hohem Druck stehenden Gases, die wenigstens eine Eintrittsöffnung (2) und wenigstens eine Austrittsöffnung (4) aufweist, die fluidisch miteinander verbunden sind, wobei ein Filterelement (8) vorgesehen ist, das so angeordnet ist, dass das Gas durch das Filterelement strömt, wenn es von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung strömt; wobei das Filterelement zwei gasdurchlässige und flüssigkeitsdurchlässige flächige Elektroden (10, 12) und ein elektrisch nicht-leitendes flächiges Filtervlies (14) umfasst, wobei die Elektroden in einem Abstand parallel zueinander verlaufend angeordnet sind und das Filtervlies zwischen den Elektroden angeordnet ist; wobei die Elektroden und das Filtervlies an jeweiligen Rändern (24, 26) in mindestens ein elektrisch nicht-leitendes Stützelement (20, 22) eingegossen sind, wobei elektrisch leitende Anschlüsse (32) an die Elektroden vorgesehen sind. 1 . Filtering device (1) for a flow of a gas under high pressure, having at least one inlet opening (2) and at least one outlet opening (4) which are in fluid communication with each other, there being provided a filter element (8) arranged so that the gas flows through the filter element as it flows from the inlet opening to the outlet opening; wherein the filter element comprises two gas-permeable and liquid-permeable flat electrodes (10, 12) and an electrically non-conductive flat filter fleece (14), the electrodes being arranged at a distance parallel to one another and the filter fleece being arranged between the electrodes; the electrodes and the filter fleece being cast into at least one electrically non-conductive support element (20, 22) at respective edges (24, 26), with electrically conductive connections (32) being provided on the electrodes.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das mindestens eine Stützelement (20, 22) aus einem Material besteht, das ein Polymerharz umfasst; wobei das Material bevorzugt ein Polymerharz ist. 2. Filter device according to claim 1, wherein the at least one support element (20, 22) consists of a material comprising a polymer resin; the material preferably being a polymeric resin.
3. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anschlüsse (32) an die Elektroden durch das mindestens eine Stützelement herausgeführt sind. 3. Filter device according to one of the preceding claims, wherein the connections (32) are led out to the electrodes through the at least one support element.
4. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Filtervlies (14) in der Lage ist, ionische Flüssigkeiten, Öle, insbesondere Mineralöle, und/oder Kohlenwasserstoffverbindungen in flüssiger Form zu absorbieren. 4. Filter device according to one of the preceding claims, wherein the filter fleece (14) is capable of absorbing ionic liquids, oils, in particular mineral oils, and/or hydrocarbon compounds in liquid form.
5. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Filtervlies (14) Glasfaser umfasst, wobei ein Gewichtsanteil der Glasfaser am Filtervlies bevorzugt mindestens 50 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt mindestens 75 Gewichtsprozent beträgt. 5. Filter device according to one of the preceding claims, wherein the filter fleece (14) comprises glass fibers, wherein a proportion by weight of the glass fibers in the filter fleece is preferably at least 50 percent by weight, more preferably at least 75 percent by weight.
6. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein oder mehrere metallische Gehäuseelemente (28, 30); wobei das Filterelement mittels des mindestens einen Stützelements an dem einen oder den mehreren Gehäuseelementen befestigt ist; wobei bevorzugt das mindestens eine Stützelement in das eine oder die mehreren Gehäuseelemente eingegossen ist. 6. Filter device according to one of the preceding claims, comprising one or more metallic housing elements (28, 30); wherein the filter element by means the at least one support member is attached to the one or more housing members; wherein preferably the at least one support element is cast into the one or more housing elements.
7. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen der Eintrittsöffnung und dem Filterelement kein anderer Filter angeordnet ist. 7. Filter device according to one of the preceding claims, wherein no other filter is arranged between the inlet opening and the filter element.
8. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Elektroden und das Filtervlies jeweils die Form eines Zylindermantels oder von Zylindermantel-Abschnitten aufweisen; wobei bevorzugt zwei Stützelemente vorgesehen sind, wobei ein Stützelement die Form einer Scheibe, insbesondere einer Kreisscheibe, aufweist und das andere Stützelement die Form eines Rings, insbesondere eines Kreisrings, aufweist; wobei weiter bevorzugt, falls abhängig von Anspruch 6, ein Gehäuseboden (30) und ein Gehäusedeckel (28) als Gehäuseelemente vorgesehen sind, wobei der Gehäuseboden die Form einer Scheibe, insbesondere einer Kreisscheibe, aufweist und der Gehäusedeckel die Form eines Rings, insbesondere eines Kreisrings, aufweist, wobei die Eintrittsöffnung durch die Öffnung des Rings gebildet wird, und wobei an äußeren Rändern des Gehäusebodens und des Gehäusedeckels Vorsprünge vorgesehen sind, die sich senkrecht zur Scheibenform bzw. zur Ringform erstrecken. 8. Filter device according to one of the preceding claims, wherein the electrodes and the filter fleece each have the shape of a cylinder jacket or cylinder jacket sections; wherein preferably two support elements are provided, wherein one support element has the shape of a disk, in particular a circular disk, and the other support element has the shape of a ring, in particular a circular ring; more preferably, if dependent on claim 6, a housing base (30) and a housing cover (28) are provided as housing elements, the housing base having the shape of a disc, in particular a circular disc, and the housing cover having the shape of a ring, in particular a circular ring , Having, wherein the inlet opening is formed by the opening of the ring, and wherein projections are provided on the outer edges of the housing base and the housing cover, which extend perpendicularly to the disc shape or to the ring shape.
9. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Stromsensor und/oder einen Kapazitätssensor (34), der mit den Anschlüssen an die Elektroden verbunden ist und dazu eingerichtet ist, einen Strom und/oder eine Kapazität zwischen den Elektroden zu messen. 9. Filter device according to one of the preceding claims, comprising a current sensor and/or a capacitance sensor (34) which is connected to the connections to the electrodes and is set up to measure a current and/or a capacitance between the electrodes.
10. Verfahren zur Filtrierung eines unter hohem Druck stehenden Gases, umfassend Leiten (52) des Gases durch eine Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9; Messen (56) eines Stroms und/oder einer Kapazität zwischen den Elektroden der Filtervorrichtung. A method of filtering a high pressure gas, comprising passing (52) the gas through a filter device according to any one of claims 1-9; measuring (56) a current and/or a capacitance between the electrodes of the filter device.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei beim Messen des Stroms und/oder der Kapazität eine Wechselspannung zwischen den Elektroden angelegt wird (54). 14 Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , umfassend 11 . Method according to claim 10, wherein an alternating voltage is applied between the electrodes when measuring the current and/or the capacitance (54). 14 The method according to any one of claims 10 or 11, comprising
Vergleichen (58) des gemessenen Stroms und/der der gemessenen Kapazität mit einem vorgegebenen Stromgrenzwert bzw. einem vorgegebenen Kapazitätsgrenzwert; comparing (58) the measured current and/or the measured capacitance with a predetermined current limit value and a predetermined capacitance limit value, respectively;
Unterbrechen (60) des Leitens des Gases durch die Filtervorrichtung, wenn beim Vergleich festgestellt wird, dass der Stromgrenzwert bzw. der Kapazitätsgrenzwert überschritten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Gas ein Wasserstoff- Gas mit einem Druck von mindestens 100 bar ist; wobei bevorzugt der Druck in einem Bereich von 300 bar bis 1200 bar, weiter bevorzugt in einem Bereich von 500 bar bis 1100 bar, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 800 bis 1000 bar, liegt. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Wasserstoff-Gas mit einem Massenstrom durch die Filtervorrichtung geleitet wird, so dass der Massenstrom in Bezug auf eine Fläche des Filterelements der Filtervorrichtung im Bereich von 0,01 g/s/cm2 bis 3 g/s/cm2, bevorzugt im Bereich von 0,02 g/s/cm2 bis 2 g/s/cm2, liegt. Verwendung einer Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9 zur Filtrierung eines Wasserstoff-Gases, das einen Druck von mindestens 100 bar aufweist; wobei bevorzugt der Druck in einem Bereich von 300 bar bis 1200 bar, weiter bevorzugt in einem Bereich von 500 bar bis 1100 bar, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 800 bis 1000 bar, liegt und/oder wobei bevorzugt das Wasserstoff-Gas mit einem Massenstrom durch die Filtervorrichtung geleitet wird, so dass der Massenstrom in Bezug auf eine Fläche des Filterelements der Filtervorrichtung im Bereich von 0,01 g/s/cm2 bis 3 g/s/cm2, bevorzugt im Bereich von 0,02 g/s/cm2 bis 2 g/s/cm2, liegt. Interrupting (60) the conduction of the gas through the filter device if the comparison establishes that the current limit value or the capacity limit value is exceeded. A method according to any one of claims 10 to 12, wherein the gas is a hydrogen gas at a pressure of at least 100 bar; preferably the pressure is in a range from 300 bar to 1200 bar, more preferably in a range from 500 bar to 1100 bar, most preferably in a range from 800 to 1000 bar. The method according to claim 13, wherein the hydrogen gas is passed through the filter device with a mass flow such that the mass flow in relation to an area of the filter element of the filter device is in the range from 0.01 g/s/cm 2 to 3 g/s/ cm 2 , preferably in the range from 0.02 g/s/cm 2 to 2 g/s/cm 2 . Use of a filter device according to any one of claims 1-9 for filtering a hydrogen gas which has a pressure of at least 100 bar; wherein the pressure is preferably in a range from 300 bar to 1200 bar, more preferably in a range from 500 bar to 1100 bar, most preferably in a range from 800 to 1000 bar, and/or wherein the hydrogen gas is preferably mixed with a Mass flow is passed through the filter device, so that the mass flow in relation to an area of the filter element of the filter device in the range of 0.01 g / s / cm 2 to 3 g / s / cm 2 , preferably in the range of 0.02 g / s/cm 2 to 2 g/s/cm 2 .
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