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Die Erfindung betrifft ein Filterelement für das Filtern eines durch das Filterelement hindurchtretenden Fluids sowie einen Koaleszenzfilter, eine Druckluftfilteranlage und eine besondere Verwendung für das erfindungsgemäße Filterelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Koaleszenzfilters.
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Koaleszenzfilter sind in einer Vielzahl von Bauformen bekannt. Kerngedanke eines Koaleszenzfilters ist es, ein Fluidgemisch, bestehend aus einer kontinuierlichen und einer dispergierten Phase, durch ein Koaleszenzfiltermedium zu leiten, so dass die dispergierte Phase zufällig auf Fasern des Filtermediums auftrifft und an diesen Fasern hängen bleibt. Koaleszenz ist der Vorgang, bei dem sich feinste Tröpfchen durch Aufeinandertreffen zu immer größeren Tropfen vereinigen. Dabei bilden sie mit ihrem Volumen gegenüber der kontinuierlichen Phase einen immer größer werdenden Widerstand aus, durch den die Tropfen – die Adhäsion teilweise überwindend – entlang der Fasern in Strömungsrichtung der kontinuierlichen Phase durch das Filtermedium hindurchgeschoben werden. Dabei kann zusätzlich der Effekt genutzt werden, dass sich ausreichend große Tropfen – der Schwerkraft folgend – nach unten bewegen. Der Koaleszenzeffekt kann bereits beim Auftreffen eines feinen Tröpfchens auf die Fasern einsetzen, wenn dieser Platz schon durch ein vorher aufgetroffenes feines Tröpfchen belegt war und sich die beiden feinen Tröpfchen vereinigen. Der Koaleszenzeffekt kann ergänzend oder alternative dadurch einsetzen, dass ein Tropfen, der aufgrund seines Widerstandes von der kontinuierlichen Phase getrieben und/oder aufgrund der Schwerkraft bereits an der Faser entlangströmt, auf weitere Tropfen trifft, die sich langsamer oder noch gar nicht entlang der Faser bewegen.
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Koaleszenzfilter werden häufig auch dazu eingesetzt, die aus dem Fluidstrom herausgefilterten Tröpfchen gezielt zu „entsorgen”, damit sie nicht nach dem Durchströmen des Koaleszenzfiltermediums wieder von der Strömung mitgerissen und im schlimmsten Fall dispergiert werden. Hierfür ist dem Koaleszenzfiltermedium häufig ein Drainagemedium nachgeschaltet. Dieses steht häufig in engem Kontakt mit der Oberfläche des Koaleszenzfiltermediums. Das Drainagemedium hat eine deutlich geringere Dichte als das Koaleszenzfiltermedium und somit auch einen deutlich kleineren Strömungswiderstand. Dadurch verringert sich die Kraft, mit der die Tropfen – durch die kontinuierliche Phase getrieben – entlang der Fasern vorangetrieben werden und damit auch die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Tropfen.
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Koaleszenzfilter werden häufig derart verbaut, dass das Filtermedium vertikal ausgerichtet ist und von dem zu filternden Fluid horizontal bzw. in einem Winkel zur Vertikalen durchströmt wird. Dieser Aufbau bietet insbesondere beim Vorsehen von Drainageschichten den Vorteil, dass das Abfließen der Tropfen in der oben beschriebenen Drainageschicht gezielt durch die Schwerkraft unterstützt wird und dass die Fluidtropfen sich der Schwerkraft folgend nach unten bewegen, wenn sie eine höhere Dichte als die kontinuierliche Phase haben; ist ihre Dichte geringer, dann bewegen sich die Tropfen durch den Auftrieb nach oben.
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Aus
WO 2008/125333 A1 ist ein Filterelement für einen Koaleszenzfilter mit einem äußeren Stützmantel, einer Drainageschicht und einem Koaleszenzfiltermedium bekannt.
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Aus
WO 2010/017407 A1 ist ein für ein Filterelement verwendbares Filtermedium bekannt. Das dortige Filterelement für das Filtern eines durch das Filterelement hindurchtretenden Fluids weist eine erste Gruppe erster Kanäle auf, bei der jeder erste Kanal sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und jeder erste Kanal an seinem ersten Ende eine Eintrittsöffnung aufweist, durch die das zu filternde Fluid in den jeweiligen ersten Kanal einströmen kann, und an seinem zweiten Ende verschlossen ist. Ferner weist das dort beschriebene Filterelement eine Gruppe zweiter Kanäle auf, bei der jeder zweite Kanal sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und jeder zweite Kanal an seinem zweiten Ende eine Austrittsöffnung aufweist, durch die das zu filternde Fluid aus dem jeweiligen zweiten Kanal ausströmen kann und an seinem ersten Ende verschlossen ist, wobei zumindest ein erster Kanal benachbart zu einem zweiten Kanal angeordnet ist und der erste Kanal durch eine Trennwand von dem zweiten Kanal getrennt ist, wobei die Trennwand aus einem Filtermedium gebildet wird, durch das das zu filternde Fluid von dem ersten Kanal in den zweiten Kanal strömen kann. Die in
WO 2010/017407 beschriebenen Filtermedien sind hinsichtlich des für sie verwendeten Materials homogen und einlagig. Auf Seite 16, Zeilen 10 bis 17 der
WO 2010/017407 A1 wird beschrieben, dass als Material für das Filtermedium nicht-gewebtes Fasermaterial, beispielsweise aus Zellulosefasern, aus synthetischen Fasern oder aus beiden verwendet wird, das häufig auch ein Harz enthält, sowie möglicherweise weitere Materialien. In diesem Absatz wird die Auswahl des Filtermaterials im Wesentlichen hinsichtlich seiner Formbarkeit beschrieben, wie sich die
WO 2010/017407 A1 überhaupt im Wesentlichen mit Möglichkeiten befasst, die Querschnittsform der ersten Kanäle und zweiten Kanäle in besonderer Weise auszubilden. Das in
WO 2010/017407 A1 beschriebene Filterelement eignet sich nicht als Koaleszenzfilter. Wie auf Seite 44, Zeilen 6 ff. der
WO 2010/017407 A1 beschrieben wird, werden die dort beschriebenen Filtermedien insbesondere hinsichtlich ihrer Staubaufnahme ausgewählt. Es handelt sich bei den dort beschriebenen Filterelementen somit um Filterelemente, die die herauszufilternden Partikel in dem Filtermedium fangen und festhalten und somit nicht um Koaleszenzfilter, die die herauszufilternden Partikel- oder Fluidtropfen fangen, aber auch wieder abgeben. Diese Filterelemente sind also ausschließlich für die Entfernung von Feststoffpartikeln aus Luft/Gas konzipiert. Ein weiterer wesentlicher Unterschied zu den dort beschriebenen Filterelementen ist, dass ein Koaleszenzfilter häufig neben einem Koaleszenzfiltermedium auch noch eine Drainageschicht besitzt, damit die einmal abgeschiedenen Fluidtropfen nicht unkontrolliert in den Fluidstrom wieder eintreten können.
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Ausgehend von
WO 2008/125333 A1 lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Koaleszenzfilter zu entwickeln, der effektiver filtert bzw. der bei gleichbleibender Effektivität einen kleineren Bauraum benötigt. Ebenso soll ein verbesserter Koaleszenzfilter, eine verbesserte Druckluftfilteranlage/Druckgasanlage sowie eine Verwendung für ein derartiges Filterelement vorgeschlagen werden. Ferner soll ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Koaleszenzfilters vorgeschlagen werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeorderten Ansprüche 1, 10, 11, 12 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der hier nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass die Vorzüge hinsichtlich der hohen Effektivität bei geringem Bauraum grundsätzlich nach dem in
WO 2010/017407 A1 aufgebauten Filterelement auch in Koaleszenzfiltern erreicht werden können.
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Das erfindungsgemäße Filterelement weist eine Gruppe erster Kanäle auf, bei der jeder erste Kanal sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und jeder erste Kanal an seinem ersten Ende eine Eintrittsöffnung aufweist, durch die das zu filternde Fluid in den jeweiligen ersten Kanal einströmen kann und an seinem zweiten Ende verschlossen ist. Die ersten Kanäle sind somit „Sackgassen”. Das zu filternde Fluid kann in den ersten Kanal eintreten. Es kann den ersten Kanal jedoch nur verlassen, indem es durch eine Trennwand des ersten Kanals hindurchtritt.
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Das erfindungsgemäße Filterelement weist ferner eine Gruppe zweiter Kanäle auf, bei der jeder zweite Kanal sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und jeder zweite Kanal an seinem zweiten Ende eine Austrittsöffnung aufweist, durch die das gefilterte Fluid aus dem jeweiligen zweiten Kanal ausströmen kann, wobei der jeweilige zweite Kanal an seinem ersten Ende verschlossen ist. Somit bilden auch die zweiten Kanäle „Sackgassen”. Sie sind dafür vorgesehen, dass aus ihren jeweiligen Austrittsöffnungen das gefilterte Fluid ausströmen kann. Das gefilterte Fluid tritt jedoch durch keine weitere Öffnung in die zweiten Kanäle ein, sondern über eine Trennwand.
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Bei dem erfindungsgemäßen Filterelement ist zumindest ein erster Kanal benachbart zu einem zweiten Kanal angeordnet. Der erste Kanal wird durch eine Trennwand von dem zweiten Kanal getrennt, wobei die Trennwand aus einem Filtermedium gebildet wird, durch das das zu filternde Fluid von dem ersten Kanal in den zweiten Kanal strömen kann.
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Die Erfindung sieht nun vor, dass dieses Filtermedium, aus dem die Trennwand gebildet wird und durch das das zu filternde Fluid von dem ersten Kanal in den zweiten Kanal strömen kann, ein Koaleszenzfiltermedium aufweist. Als Koaleszenzfiltermedium wird insbesondere ein Medium verstanden, das eine poröse Faserpackung aufweist, bei dem Flüssigkeitstropfen, die in dem zu filternden Fluid enthalten sind, statistisch auf Filterfasern auftreffen und aufgrund einer Haftkraft (Adhäsion) im ersten Schritt an diesen Filterfasern hängen bleiben und einen kleinen Tropfen bilden, wobei weitere auftreffende Tröpfchen sich mit den vorhandenen verbinden und unter Oberflächenverringerung einen größeren Tropfen bilden (sie koaleszieren) und ablaufen. Damit unterscheiden sich Koaleszenzfiltermedien von den aus
WO 2010/017407 A1 bekannten Medien dadurch, dass die in
WO 2010/017407 A1 beschriebenen Medien vornehmlich dazu ausgebildet sind, Staub zu fangen und Staub in dem Filtermedium selbst zu halten.
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Gegenüber herkömmlichen Koaleszenzfiltern, wie beispielsweise den aus
WO 2008/125333 A1 bekannten, zeichnet sich das erfindungsgemäße Filterelement dadurch aus, dass pro Volumen mehr Filtermedium vorgesehen werden kann. Wie die
2 der
WO 2008/125333 A1 zeigt, ist bei herkömmlichen Filterelementen ein voluminöser Innenraum vorgesehen, den das Filtermedium umgibt. Mit dem erfindungsgemäßen Filterelement kann auch dieser Raum mit Filtermedium gefüllt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Filtermedium aus mehreren Schichten. Beispielsweise kann eine erste Schicht aus einem Koaleszenzfiltermedium und eine zweite Schicht aus einem Drainagemedium sein. Die Schichten können fest miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann ein mehrschichtiges Filtermedium dadurch hergestellt werden, dass eine erste Schicht aus einem ersten Medium fest, beispielsweise durch Verkleben oder durch Vernähen, beispielsweise in einem Bautenmuster mit einer zweiten Schicht verbunden werden kann. Ein mehrschichtiges Filtermedium muss erfindungsgemäß jedoch nicht durch das Zusammenfügen von zwei separaten Schichten hergestellt werden. Es ist auch denkbar, bereits bei der Herstellung eines Mediums mehrere Schichten unmittelbar in diesem Medium vorzusehen. Beispielsweise können Glasfasermatten hergestellt werden, die auf einer ersten Seite (in einer ersten Schicht) eine hohe Dichte an Glasfasermedien haben, die aber auf der gegenüberliegenden Seite (der zweiten Schicht) eine geringe Faserdichte aufweisen. Auch kann bei der Herstellung solcher dreidimensionaler Fasermaterialien ein kontinuierlicher Gradient über die Dicke des Materials eingearbeitet werden, zum Beispiel durch Variation der Faserdurchmesser und/oder Fasermenge.
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Insbesondere bevorzugt kann die zweite Schicht als sogenannte „Drainageschicht” ausgebildet sein. Wie vorstehend beschrieben zeichnet sich ein Koaleszenzfiltermedium dadurch aus, das in ihm bzw. in einer seiner Schichten die aus dem durch es hindurchtretenden Fluid hinauszufilternden Fluidtröpfchen koalieren (sich zu größeren Tröpfchen zusammenfügen). Es ist nun möglich, dass diese größeren Tröpfchen durch den Fluidstrom weiter durch das Koaleszenzfiltermedium in Strömungsrichtung getragen werden. Weist das Filtermedium an seiner stromabwärtigen Seite eine Drainageschicht auf, so kann durch diese Drainageschicht das weitere Koalieren der Flüssigkeitstropfen gefördert werden und die Abfuhr der koalierten Flüssigkeitstropfen weiter erhöht werden.
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Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Drainageschicht unmittelbar an einen zweiten Kanal angrenzt. Die koalierten Flüssigkeitstropfen werden also in den unmittelbaren Bereich eines zweiten Kanals gebracht. Dank der Drainageschicht treten die koalierten Flüssigkeitstropfen jedoch nicht in den zweiten Kanal ein. Sie bewegen sich innerhalb der Drainageschicht der Schwerkraft folgend nach unten. Es kann vorgesehen sein, dass die koalierten Flüssigkeitstropfen in unmittelbarer Nachbarschaft der Austrittsöffnung des zweiten Kanals aus der Drainageschicht austreten. Zu diesem Zeitpunkt sind die Flüssigkeitstropfen jedoch bereits so schwer geworden, dass sie von dem aus der zweiten Austrittsöffnung austretenden, gefilterten Fluid nicht mehr mitgerissen werden können und in einen unterhalb des Filterelements vorgesehenen Auffänger fallen.
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In einer alternativen Ausführungsform sieht die Erfindung ein getrennt von dem Filtermedium angeordnetes Drainagemedium vor. So ist eine Ausführungsform denkbar, bei dem das zwischen den Kanälen angeordnete Filtermedium ein Koaleszenzfiltermedium, beispielsweise ein einschichtiges, ggf. aber auch ein mehrschichtiges Koaleszenzfiltermedium, aber keine Drainageschicht aufweist und an einem anderen Ort des Filterelements ein Drainagemedium vorgesehen ist. Beispielsweise kann ein Drainagemedium im Bereich der Austrittsöffnung des zweiten Kanals angeordnet sein. Oder aber es wird eine Schicht aus Drainagemedium als Teil des Filtermediums vorgesehen und diese durch ein weiteres, separat vom Filtermedium vorgesehenes Drainagemedium, beispielsweise eines, das im Bereich der Austrittsöffnung des zweiten Kanals angeordnet ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Koaleszenzfiltermedium ein Glasfasermedium, bzw. weist das Koaleszenzfiltermedium eine Schicht aus Glasfasermedium auf. Glasfasermedium wird unter anderem bevorzugt für die Hochleistungskoaleszenzfiltration eingesetzt, weil die typische dreidimensionale Faserstruktur aus mikro- und submikrofeinen Borsilikat- oder Quarzglasfasern ausserordentlich hohe Abscheidegrade in der Koaleszenzfiltration ermöglicht. Dabei weist das Glasfasermedium insbesondere eine Porosität von mehr als 90%, insbesondere bevorzugt von mehr als 93% auf und Abscheidegrade, die über 90% liegen. Filtermedien werden häufig nach ihrem Abscheidegrad unterteilt. Im Bereich der sogenannten Schwebstofffilter, zu denen diese Hochleistungskoaleszenzfilter gehören, liefert die DIN EN 1822-1 unter anderem eine Klassifikation, die die Filter in die Filtergruppen EPA (Hochleistungspartikelfilter), HEPA (Schwebstofffilter) und ULPA (Hochleistungs-Schwebstofffilter) unterteilt und Filterklassen von E10 (Abscheidegrad >= 85% bis U17 (Abscheidegrad >= 99,999 995%) definiert. In einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Koaleszenzfiltermedium zumindest eine Schicht aus einem Filtermedium einer solchen Schwebstofffilterklasse aus, bevorzugt mehrere Schichten, wobei jede Schicht entweder aus einem Filtermedium der gleichen Schwebstofffilterklassen sein kann oder in einer alternativen Ausführungsform Schichten aus Filtermedien aus anderen Schwebstofffilterklassen sein können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Filtermedium eine erste Schicht aus einem ein- oder mehrlagigen Glasfasermedium auf und eine zweite Schicht aus einem Glasfaser- und/oder Polyestermedium. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Koaleszenzfiltermedium eine erste Schicht aus einem Mikrofaserfleece auf, die näher zum ersten Kanal hin angeordnet ist und eine zweite Schicht, die als Drainageschicht ausgebildet ist, die näher zum zweiten Kanal hin angeordnet ist.
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Das Koaleszenzfiltermedium weißt bevorzugt eine Oberflächenbehandlung auf, die den Koaleszenzeffekt unterstützt und gleichzeitig den Differenzdruck des flüssigkeitsbenetzten Filtermediums minimiert. Diese Oberflächenbehandlung erfolgt bevorzugt mit Chemikalien, die die Spreitung von Wasser und/oder Öl an den Faseroberflächen verändern. Auf diese Weise kann man hydrophile oder hydrophobe und/oder lipophile oder lipophobe Eigenschaften erzeugen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest einer der ersten Kanäle der Gruppe der ersten Kanäle und/oder einer der zweiten Kanäle der Gruppe der zweiten Kanäle in einer Ebene, die senkrecht zu der vom jeweiligen ersten Ende zum zweiten Ende des jeweiligen Kanals weisenden Längsachse steht, eine dreieckige oder eine kreisausschnittsförmig oder kreisabschnittsförmige Querschnittsform auf. Insbesondere bevorzugt sind alle Kanäle einer jeweiligen Gruppe gleich ausgebildet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht die Geometrie der ersten Kanäle und die Geometrie der zweiten Kanäle den in
WO 2010/017407 A1 beschriebenen Geometrien für diese Kanäle. Die Möglichkeiten der geometrischen Ausführung der Kanäle, wie sie in
WO 2010/017407 A1 insbesondere unter der Überschrift „Flute Shape” auf Seite 24, Zeile 28 bis Seite 35, Zeile 16 beschrieben wird, wird durch Bezugnahme in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen und bildet Teil der Beschreibung der möglichen geometrischen Formen der ersten Kanäle und zweiten Kanäle für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Die Möglichkeiten der geometrischen Ausführung des Volumens der Kanäle, wie sie in
WO 2010/017407 A1 insbesondere unter der Überschrift „Flute Volume Asymmetry” auf Seite 35, Zeile 17 bis Seite 37, Zeile 18 beschrieben wird, wird durch Bezugnahme in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen und bildet Teil der Beschreibung der möglichen geometrischen Formen der ersten Kanäle und zweiten Kanäle für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Die Möglichkeiten der Ausführung des Verschlusses der Kanäle an ihren verschlossenen Enden, wie sie in
WO 2010/017407 A1 insbesondere unter der Überschrift „Flute Closure” auf Seite 37, Zeile 20 bis Seite 42, Zeile 16 beschrieben wird, wird durch Bezugnahme in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen und bildet Teil der Beschreibung des möglichen Verschlusses der ersten Kanäle und zweiten Kanäle für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Die Möglichkeiten der Ausführung des Stopfens der Kanäle an ihren verschlossenen Enden, wie sie in
WO 2010/017407 A1 insbesondere unter der Überschrift „Plug Length and Flute Height” auf Seite 42, Zeile 18 bis Seite 44, Zeile 3 beschrieben wird, wird durch Bezugnahme in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen und bildet Teil der Beschreibung des möglichen Verschlusses der ersten Kanäle und zweiten Kanäle für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder erste Kanal benachbart zu zwei zweiten Kanälen angeordnet. Der erste Kanal ist durch eine erste Trennwand von dem ersten der zwei zweiten Kanäle getrennt. Ferner ist der erste Kanal durch eine zweite Trennwand von dem zweiten der zwei zweiten Kanäle getrennt, wobei die erste Trennwand und die zweite Trennwand jeweils aus einem Filtermedium gebildet sind, durch das das zu filternde Fluid von dem ersten Kanal in den zweiten Kanal strömen kann. Das Filtermedium ist insbesondere bevorzugt ein Koaleszenzfiltermedium.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Rückenelement vorgesehen, an dem die den ersten Kanal von dem zweiten Kanal trennende Trennwand befestigt ist, so dass der erste Kanal durch einen Oberflächenabschnitt des Rückenelements und die ihm zugewandte Oberfläche der Trennwand bzw. die ihm zugewandten Oberflächen der Trennwände begrenzt wird. Insbesondere bevorzugt werden die ersten Kanäle nur durch einen Oberflächenabschnitt des Rückenelements und die ihm zugewandte Oberfläche der Trennwand bzw. die ihm zugewandten Oberflächen der Trennwände begrenzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden alle ersten Kanäle der Gruppe durch einen dem jeweiligen ersten Kanal zugeordneten Oberflächenabschnitt des Rückenelements begrenzt. Insbesondere bevorzugt gibt es nur ein einziges Rückenelement, an das alle ersten Kanäle angrenzen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Filterelement zylinderförmig ausgeführt und erstreckt sich entlang einer Längsachse. Die vom jeweiligen ersten Ende zum zweiten Ende des jeweiligen Kanals weisenden Längsachsen eines ersten und/oder eines zweiten Kanals sind parallel zur Längsachse des Filterelements angeordnet. Bei den durch Befestigen der Trennwände an dem Rückenelement gebildeten ersten Kanälen kann das Filterelement durch Aufwickeln des Rückenelements mit den an ihm angeordneten ersten Kanälen gebildet werden. Die zweiten Kanäle können dann durch die Trennwände und die nächste Lage des aufgewickelten Rückenelements begrenzt werden.
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Der erfindungsgemäße Koaleszenzfilter weist ein erfindungsgemäßes Filterelement auf. Als Koaleszenzfilter wird dabei die Baugruppe mit den Anschlüssen und dem Gehäuse verstanden, in die das Filterelement zum Filtern des durch das Filterelement hindurchtretenden Fluids eingesetzt wird bzw. sich in diesem befindet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Filterelement austauschbar in einem Gehäuse eines Koaleszenzfilters angeordnet. Das kann dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse des Koaleszenzfilters geöffnet werden kann, so dass ein Zugriff auf das Filterelement möglich wird.
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Die erfindungsgemäße Druckluftfilteranlage weist einen erfindungsgemäßen Koaleszenzfilter auf.
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Das erfindungsgemäße Filterelement findet insbesondere Anwendung beim Filtern von Luft, insbesondere beim Filtern von Luft mit Flüssigkeitsaerosolen, oder beim Filtern einer Flüssigkeit, in der Tropfen einer zweiten Flüssigkeit suspendiert sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Koaleszenzfilters sieht das Einbringen eines erfindungsgemäßen Filterelements in einen Koaleszenzfilter bei geöffnetem Gehäuse sowie das Schließen des Gehäuses vor. Es sind Ausführungsformen des Verfahrens denkbar, bei denen der Koaleszenzfilter einen Gehäusegrundkörper und einen Deckel aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einem derartigen Aufbau vorsehen, dass das erfindungsgemäße Filterelement in den Gehäusegrundkörper eingesetzt wird und das Gehäuse dann durch Aufsetzen des Deckels verschlossen wird. Ebenso ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Filterelement an dem Deckel (häufig auch als Kopf bezeichnet) befestigt wird und der erfindungsgemäße Koaleszenzfilter dadurch hergestellt wird, dass der Deckel und der Gehäusegrundkörper relativ zueinander bewegt werden, also insbesondere der Gehäusegrundkörper auf den Deckel zubewegt oder der Deckel auf den Gehäusegrundkörper zubewegt oder sowohl der Deckel als auch der Gehäusegrundkörper aufeinander zubewegt werden.
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Das erfindungsgemäße Filterelement bietet insbesondere den Vorteil, dass es im Vergleich zu herkömmlichen Koaleszenzfiltern unter Beibehaltung der gleichen Filterleistung ein geringeres Volumen einnimmt. Die Vorzüge der Erfindung werden jedes Mal realisiert, wenn ein derartiges erfindungsgemäßes Filterelement bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Koaleszenzfilters verwendet wird. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Deckel eines Koaleszenzfilters eine Anschlussgeometrie zum Verbinden mit einem erfindungsgemäßen Filterelement aufweist, wobei diese Anschlussgeometrie auch zum Anschließen mit einem herkömmlichen Koaleszenzfilter, beispielsweise zum Anschließen eines Koaleszenzfilters, wie er aus
WO 2008/125333 A1 bekannt ist, geeignet ist. Das von dem Koaleszenzfilter mit einem solchen Deckel eingenommene Volumen hängt davon ab, welches Filterelement und welcher Gehäusegrundkörper an den Deckel befestigt wird. Wird im Zuge einer Wartung eines erfindungsgemäßen Koaleszenzfilters das erfindungsgemäße Filterelement ausgebaut, so besteht grundsätzlich die Möglichkeit, dass ein nicht-erfindungsgemäßes Filterelement in den Koaleszenzfilter eingebaut wird und ihn somit zu einem nicht-erfindungsgemäßen Koaleszenzfilter macht. Das hat den Nachteil, dass nach der Wartung entweder das Volumen des Koaleszenzfilters deutlich größer wird, wenn die gleiche Abscheideleistung und der gleiche Druckverlust beibehalten werden soll, oder die Abscheideleistung des gewarteten Koaleszenzfilters deutlich sinkt und der Druckverlust steigt, wenn das gleiche Volumen beibehalten werden soll. Nur beim Einbau eines erfindungsgemäßen Filterelements werden sowohl die Volumenvorteile als auch die Vorteile hinsichtlich der Abscheideleistung und des Druckverlustes bei geringem Volumen erzielt. Deswegen werden die Vorteile der Erfindung auch beim Austausch eines erfindungsgemäßen Filterelements, beispielsweise im Wartungsfall, stets aufs Neue realisiert.
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Der von dem Koaleszenzfilter eingenommene Bauraum, der von dem Volumen des Filterelements unmittelbar abhängt, hat auch Auswirkung auf die Montageschritte eines Koaleszenzfilters. Koaleszenzfilter werden häufig im eingebauten Zustand einer Fluidfilteranlage durch Einbau des Filterelements in dem Koaleszenzfilter komplettiert und regelmäßig bei der Wartung mit einem neuen Filterelement versehen. Üblicherweise ist der Bauraum, den eine Fluidfilteranlage, insbesondere eine Druckluftfilteranlage einnehmen darf, sehr begrenzt. Häufig befinden sich in unmittelbarer Nachbarschaft eines Koaleszenzfilters weitere Bauelemente, insbesondere weitere Rohrleitungen. Diese begrenzen den Raum, indem ein Gehäusegrundkörper eines Koaleszenzfilters von einem Deckel (Kopf) eines Koaleszenzfilters entfernt werden kann. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Filterelement einen geringen Bauraum aufweist, werden die Vorteile bei der Montage, insbesondere die Reduktion der Distanz, die der Gehäusegrundkörper und der Deckel des Koaleszenzfilters voneinander entfernt werden müssen, jedes Mal aufs Neue realisiert, wenn ein erfindungsgemäßer Koaleszenzfilter mit einem erfindungsgemäßen Filterelement versehen wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher darstellenden Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
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1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Filterelements in einer perspektivischen Ansicht;
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2 einen Querschnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen Filterelements gemäß 2;
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3 ein erfindungsgemäßes Filterelement in einer perspektivischen Ansicht und
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4 ein weiteres erfindungsgemäßes Filterelement in einer perspektivischen Ansicht.
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Das erfindungsgemäße Filterelement 1 für das Filtern eines durch das Filterelement hindurchtretenden Fluids 12 weist eine Gruppe erster Kanäle 2 auf, bei der jeder erste Kanal 2 sich von einem ersten Ende 9 zu einem zweiten Ende 8 erstreckt und jeder erste Kanal an seinem ersten Ende 9 eine Eintrittsöffnung aufweist, durch die das zu filternde Fluid 12 in den jeweiligen ersten Kanal 2 einströmen kann. Die ersten Kanäle 2 sind an ihren zweiten Enden 8 durch eine Vergussmasse 11 verschlossen.
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Das Filterelement 1 weist ferner eine Gruppe zweiter Kanäle 15 auf, bei der jeder zweite Kanal 15 sich von einem ersten Ende 9 zu einem zweiten Ende 8 erstreckt und jeder zweite Kanal 15 an seinem zweiten Ende 8 eine Austrittsöffnung aufweist, durch die das gefilterte Fluid 13 aus dem jeweiligen zweiten Kanal 15 ausströmen kann und an seinem ersten Ende 9 durch eine Vergussmasse 14 verschlossen ist.
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Jeder erste Kanal 2 ist benachbart zu einem zweiten Kanal 15 angeordnet. Der erste Kanal 2 ist benachbart von zwei zweiten Kanälen 15 angeordnet. Der jeweils erste Kanal 2 ist durch eine erste Trennwand 16 von dem ersten der zwei zweiten Kanäle 15 getrennt. Der erste Kanal 2 ist durch eine zweite Trennwand 17 von dem zweiten der zwei zweiten Kanäle 15 getrennt. Die erste Trennwand und die zweite Trennwand werden jeweils aus einem, nämlich aus dem gleichen Filtermedium 18 gebildet, durch das das zu filternde Fluid von dem ersten Kanal in die zweiten Kanäle strömen kann.
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Das Filtermedium 18 ist aus einem zweischichtigen Filtermedium gebildet. Dabei ist die erste Schicht 19 ein Koaleszenszfiltermedium in Form eines Glasfasermediums und die zweite Schicht 20 ein Drainagemedium.
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Das in den Figuren dargestellte Filterelement weist ein Rückenelement 21 auf, an dem die den ersten Kanal 2 von dem zweiten Kanal 15 trennende Trennwand 16, 17 befestigt ist, so dass der erste Kanal durch einen Oberflächenabschnitt des Rückenelements 21 und die ihm zugewandten Oberflächen der Trennwände 16, 17 begrenzt wird. Das Rückenelement 21 ist aus dem gleichen zweischichtigen Filtermedium gebildet, wie die erste Trennwand 16 und die zweite Trennwand 17.
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Die 3 zeigt, dass das in 1 nur ausschnittweise dargestellte erfindungsgemäße Filterelement durch Aufwickeln einzelner der in 1 dargestellten Lagen zu einem kompakt bauenden Filterelement aufgewickelt werden kann. Ein derartiges, kompaktes Filterelement weist eine Eingangsseite 22 auf, der die Eintrittsöffnungen der ersten Kanäle der Gruppe der ersten Kanäle zugewiesen sind. Ferner weist ein derartiges kompaktes Filterelement eine Ausgangsseite 23 auf, zu der sich die Austrittsöffnungen der zweiten Kanäle der Gruppe der zweiten Kanäle hin öffnen. Ein ringförmiger Absatz 25 kann dazu genutzt werden, das Filterelement in ein topfartiges Gehäuse einzusetzen.
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Die 4 zeigt, dass das Filterelement ergänzend oder sogar alternative zu der zweiten Schicht 20 des Filtermediums (zu der Schicht aus Drainagemedium) im Bereich der Austrittsöffnungen der zweiten Kanäle 15 ein Drainagemedium 26 in Form eines zylinderscheibenförmigen Abschlusses 27 vorgesehen sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/125333 A1 [0005, 0007, 0014, 0014, 0031]
- WO 2010/017407 A1 [0006, 0006, 0006, 0006, 0006, 0009, 0013, 0013, 0022, 0022, 0022, 0022, 0022]
- WO 2010/017407 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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