DE202022103046U1

DE202022103046U1 - Filterelement zum Abscheiden von Öldampf aus einem Gasstrom

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Publication number: DE202022103046U1
Application number: DE202022103046.4U
Authority: DE
Original assignee: Atlas Copco Airpower NV
Current assignee: Atlas Copco Airpower NV
Priority date: 2021-06-01
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2022-06-29
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: IES87358Y1; BE1029447A1; TR2022008594U5; IE20220092U1; JP3238625U; BE1029447B1; CN217431301U

Abstract

Filterelement zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom, wobei das Filterelement (9) umfasst:
- ein röhrenförmiges äußeres Sieb (10), das für den Gasstrom durchlässig ist; und
- ein röhrenförmiges inneres Sieb (13), das für den Gasstrom in einem Innenraum, der durch eine Innenfläche des äußeren Siebes (10) begrenzt wird, durchlässig ist; wobei das äußere Sieb (10) und das innere Sieb (13) an beiden Enden in einerseits einer ersten Endkappe (16) und andererseits einer zweiten Endkappe (17) enthalten sind, dergestalt, dass ein Zwischenraum (18) zwischen dem äußeren Sieb (10) und dem inneren Sieb (13) an der ersten Endkappe (16) und der zweiten Endkappe (17) gegen den Gasstrom abgedichtet ist, wobei die erste Endkappe (16) und/oder die zweite Endkappe (17) eine Öffnung (19) umfassen, um eine Umgebung des Filterelements (9) in Strömungsverbindung mit einem Innenraum (20) zu bringen, der in dem inneren Sieb (13) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der oben erwähnte Zwischenraum (18) mit einem gepackten Bett aus öldampfsorbierenden Granulatkörnern (21) gefüllt ist, wobei fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner (21) einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,001 mm und 1,5 mm aufweisen.

Description

Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft ein Filterelement und eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Öldampf aus einem Gasstrom.
In diesem Kontext meint „Öldampf“ eine kohlenstoffhaltige Komponente oder eine Gruppe von kohlenstoffhaltigen Komponenten mit einer Kohlenstoffzahl von 6 bis 16.
Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft insbesondere ein Filterelement, das umfasst:

- ein röhrenförmiges äußeres Sieb, das für den Gasstrom durchlässig ist;
- ein röhrenförmiges inneres Sieb, das für den Gasstrom in einem Innenraum, der durch eine Innenfläche des äußeren Siebes begrenzt wird, durchlässig ist,

In diesem Kontext meint „effektiver Granulatdurchmesser“ einen Durchmesser eines kugelförmigen Partikels mit einem Volumen, das einem Volumen eines öldampfsorbierenden Granulatkorns äquivalent ist.
Im Stand der Technik kennt man bereits zylindrische Filterelemente zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom, die vollständig mit einem öldampfsorbierenden Bett gefüllt sind, wobei ein charakteristischer Durchmesser eines solchen zylindrischen Filterelements kleiner ist als eine charakteristische Länge des zylindrischen Filterelements und der Gasstrom das öldampfsorbierende Bett in einer axialen Richtung des zylindrischen Filterelements durchströmt.
Das öldampfsorbierende Bett umfasst in der Regel Granulatkörner eines öldampfsorbierenden Materials, wie zum Beispiel Aktivkohle. Diese Granulatkörner können eine regelmäßige Form haben, zum Beispiel kugelförmig oder stäbchenförmig, oder können unregelmäßig geformt sein. Die charakteristischen Abmessungen solcher Granulatkörner variieren in der Regel zwischen 0,5 mm und 5,0 mm.
Je kleiner der charakteristische Durchmesser eines solchen zylindrischen Filterelements ist, desto höher ist die Strömungsrate des Gasstroms durch das öldampfsorbierende Bett.
Diese Strömungsrate führt zu einem hohen Druckabfall an dem öldampfsorbierenden Bett, in der Regel zwischen 50 mbar und 1000 mbar, und zu einer Begrenzung der Sorptionsmittelkapazität des öldampfsorbierenden Bettes.
Um diesen hohen Druckabfall und die Begrenzung der Sorptionsmittelkapazität zu vermeiden, muss die Strömungsrate durch das öldampfsorbierende Bett daher auf einen Wert von in der Regel 1,5 m/s begrenzt werden.
Eine Vergrößerung des charakteristischen Durchmessers des Filterelements ist aufgrund von Platzbeschränkungen, die durch ein um das Filterelement herum befindliches Filtergehäuse auferlegt werden, in der Regel nicht möglich.
Eine Verringerung der Strömungsrate des Gasstroms, der in eine Filtervorrichtung, die das Filterelement aufweist, eingeleitet wird, ist ebenfalls nicht möglich, weil diese Strömungsrate oft aufgrund von Vorrichtungen vorgegeben ist, durch die der Gasstrom stromaufwärts der Filtervorrichtung strömt.
Die Verteilung der Strömungsrate des Gasstroms über zusätzliche, parallel geschaltete Filterelemente in der Filtervorrichtung würde zusätzliche Kosten für Filterelemente und Rohre und damit zusätzliche Installationskosten bedeuten.
GB 1,096,989 beschreibt eine zylindrische Adsorptionseinheit zum Abscheiden von Öldampf aus einem Gasstrom, die aus einem inneren Sieb und einem äußeren Sieb besteht, die konzentrisch zueinander angeordnet und zwischen zwei Endkappen aufgenommen sind, wobei der Raum zwischen dem inneren Sieb, dem äußeren Sieb und den Endkappen durch ein porenhaltiges Adsorptionsmaterial, wie zum Beispiel Aktivtonerde oder Aktivkohle, ausgefüllt ist.
Der Gasstrom strömt durch Perforationen in dem äußeren Sieb, durch das porenhaltige Adsorptionsmaterial radial zu der Adsorptionseinheit und schließlich durch Perforationen in dem inneren Sieb von dem porenhaltigen Adsorptionsmaterial fort.
Die radiale Strömung des Gasstroms durch das porenhaltige Adsorptionsmaterial verringert die Strömungsrate des Gasstroms durch das porenhaltige Adsorptionsmaterial im Vergleich zu einer Adsorptionseinheit mit den gleichen Abmessungen, bei der der Gasstrom axial durch das porenhaltige Adsorptionsmaterial strömen müsste.
Infolge dessen ist der Druckabfall an dem porenhaltigen Adsorptionsmaterial deutlich geringer als im Fall einer großen Absorptionsanlage mit axialer Strömung des Gasstroms.
Leider ist die relevante Adsorptionseinheit durch eine begrenzte Adsorptionskapazität gekennzeichnet, wie auf Seite 3, Zeilen 49-51 in GB 1,096,989 angegeben.
Eine Adsorptionseinheit, wie in GB 1,096,989 beschrieben, ist in der Regel nur in der Lage, 90 % bis 95 % des Öldampfes auf molarer Basis aus dem Gasstrom abzuscheiden.
Um den hohen Druckabfall an einem öldampfsorbierenden Bett, durch das der Gasstrom axial hindurchströmt, zu vermeiden, wurden Filtermedien aus Gewebe oder Vlies entwickelt, die mit öldampfsorbierenden Partikeln imprägniert sind, wie zum Beispiel in US 3,149,023 oder GB 1,265,098 beschrieben.
Die Filtermedien aus Gewebe oder Vlies sind in der Regel zylinderförmig gewickelt, um ein Filtermedium zu bilden, durch das der Gasstrom radial hindurchströmt.
Der Nachteil eines solchen Filtermediums ist jedoch, dass eine Gesamtmenge an öldampfsorbierendem Material, die direkt proportional zu einer Menge an Öldampf ist, die aus dem Gasstrom entfernt werden kann, viel kleiner ist als in einem öldampfsorbierenden Bett mit den gleichen Abmessungen, weil nur ein kleiner Teil des Filtermediums durch öldampfsorbierendes Material eingenommen wird.
Des Weiteren sind gewickelte Filtermedien, die mit öldampfsorbierenden Bettpartikeln imprägniert sind, bei Überlastung anfällig für Schäden, wie zum Beispiel Risse. Diese Schäden können eine Umgehung für den Gasstrom um das noch intakte Filtermedium herum bilden, entlang dessen der Gasstrom das Filterelement ohne ausreichende Abscheidung von Öldampf verlassen kann.
GB 2,109,268 beschreibt ein Filterelement, das ein Filtermedium aufweist, durch das ein Gasstrom radial hindurchströmt, wobei das Filtermedium aus einer Kombination eines inneren röhrenförmigen Bettes aus gepacktem Aktivkohlegranulat besteht, um das ein gefaltetes, mit Aktivkohlepartikeln imprägniertes Papiermedium gewickelt ist.
Die Verwendung einer solchen Kombination führt jedoch zu einem komplexen Schichtaufbau und folglich zu einem komplexen Einbau des Filtermediums in das Filterelement.
In diesem Fall besteht auch der Nachteil, dass das mit Aktivkohlepartikeln imprägnierte gefaltete Papiermedium bei Überlastung schadensanfällig ist.
Das vorliegende Gebrauchsmuster hat zum Ziel, mindestens einen der genannten und/oder andere Nachteile zu beheben.
Zu diesem Zweck betrifft das Gebrauchsmuster ein Filterelement zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom,
wobei das Filterelement umfasst:

- ein röhrenförmiges äußeres Sieb, das für den Gasstrom durchlässig ist; und
- ein röhrenförmiges inneres Sieb, das für den Gasstrom in einem Innenraum, der durch eine Innenfläche des äußeren Siebes begrenzt wird, durchlässig ist;

„Gefüllt“ meint in diesem Kontext, dass der Zwischenraum nahezu vollständig mit dem gepackten Bett gefüllt ist, dergestalt, dass bei einem Gasstrom durch den Zwischenraum hindurch keine Umgehung in dem Zwischenraum um das gepackten Bett herum besteht.
In diesem Kontext kann „öldampfsorbierende Granulatkörner“ sowohl öldampfabsorbierende Granulatkörner als auch öldampfadsorbierende Granulatkörner bedeuten.
In diesem Kontext meint die Formulierung „fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner einzeln“, dass alle öldampfsorbierenden Granulatkörner einzeln betrachtet werden. Mit anderen Worten: Fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner haben einzeln einen möglicherweise unterschiedlichen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,001 mm und 1,5 mm.
Ein solches Filterelement gemäß dem Gebrauchsmuster hat den Vorteil, dass ein Druckabfall an dem Filterelement geringer und die Sorptionsmittelkapazität höher ist als bei bereits bekannten Filterelementen mit gleichen Abmessungen, die vollständig mit öldampfsorbierenden Granulatkörnern gefüllt sind und von der Gasströmung axial durchströmt werden würden.
In diesem Fall ist es sehr überraschend, dass die Sättigungszeit und folglich die Lebensdauer des Filterelements gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster ebenfalls höher sein kann als bei einem bereits bekannten Filterelement, das vollständig mit öldampfsorbierenden Granulatkörnern gefüllt ist.
Bei dem Filterelement gemäß dem Gebrauchsmuster ist die Sorptionsmittelkapazität des Filterelements ebenfalls höher als bei bereits bekannten Filterelementen mit den gleichen Abmessungen, die radial von dem Gasstrom durchströmt werden würden und mit einem gewickelten Filtermedium aus Gewebe oder Vlies versehen sind, das mit öldampfsorbierenden Partikeln imprägniert ist.
In diesem Fall ist es sehr überraschend, dass der Druckabfall an dem Filterelement gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster ebenfalls geringer sein kann als bei einem bereits bekannten Filterelement, das radial von dem Gasstrom durchströmt wird und mit einem gewickelten Filtermedium aus Gewebe oder Vlies versehen, das mit öldampfsorbierenden Partikeln imprägniert ist.
Im Vergleich zu Filterelementen, die ein gewickeltes Filtermedium aus Gewebe oder Vlies aufweisen, das mit öldampfsorbierenden Partikeln imprägniert ist, ist das gepackte Bett aus öldampfsorbierenden Granulatkörnern auch unempfindlich gegen Risse.
Bevorzugt haben fast alle der öldampfsorbierenden Granulatkörner einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser von mindestens 0,01 mm, bevorzugt mindestens 0,1 mm.
Bevorzugt haben fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser von maximal 1,0 mm, bevorzugt maximal 0,5 mm.
Bevorzugt haben mehr als 90 % der oben erwähnten Granulatkörner einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
Bevorzugt haben die oben erwähnten Granulatkörner einen mittleren effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,15 mm und 0,45 mm.
Bevorzugt haben die oben erwähnten Granulatkörner ein Oberfläche-Gewicht-Verhältnis von mindestens 800 m²/g, bevorzugt mindestens 900 m²/g, besonders bevorzugt 1000 m²/g.
Je höher das Oberfläche-Gewicht-Verhältnis der öldampfsorbierenden Granulatkörner ist, desto höher ist die Sorptionsmittelkapazität des Filterelements.
Die oben erwähnten Granulatkörner haben bevorzugt eine Volumendichte von mindestens 400 kg/m³, bevorzugt mindestens 500 kg/m³, besonders bevorzugt mindestens 600 kg/m³, ganz besonders bevorzugt mindestens 700 kg/m³.
Je höher die Volumendichte der öldampfsorbierenden Granulatkörner ist, desto höher ist die Sorptionsmittelkapazität des Filterelements.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Filterelements gemäß dem Gebrauchsmuster umfassen die oben erwähnten Granulatkörner ein kohlenstoffhaltiges porenhaltiges Material natürlichen oder synthetischen Ursprungs.
Ein kohlenstoffhaltiges porenhaltiges Material bietet eine gute Bindungsfähigkeit mit dem abgeschiedenen Öldampf.
Das kohlenstoffhaltige porenhaltige Material umfasst bevorzugt Aktivkohle.
Aktivkohle ist im Vergleich zu anderen öldampfsorbierenden Materialien kostengünstig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Filterelements gemäß dem Gebrauchsmuster umfassen das äußere Sieb und/oder das innere Sieb:

- ein gesintertes Polymer, bevorzugt Polypropylen, das Poren aufweist, die so konfiguriert sind, dass die oben erwähnten Granulatkörner die Poren nicht passieren können; und/oder
- ein perforiertes Metall, bevorzugt Edelstahl, das Perforationen aufweist, die so konfiguriert sind, dass die oben erwähnten Granulatkörner die Perforationen nicht passieren können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Filterelements gemäß dem Gebrauchsmuster umfassen das äußere Sieb und/oder das innere Sieb ein expandiertes Material, das mit einem strukturierten Material laminiert ist, wobei Poren in dem strukturierten Material so konfiguriert sind, dass die oben erwähnten Granulatkörner die Poren nicht passieren können.
In diesem Kontext meint „expandiertes Material“ ein plattenförmiges Material, das so geschnitten und gereckt wird, dass es ein Gitter mit einem regelmäßigen Perforationsmuster bildet.
Der Vorteil eines gesinterten Polymers und/oder eines perforierten Metalls oder eines expandierten Materials besteht darin, dass es das äußere Sieb und/oder das innere Sieb steifer macht als nur ein Vliesmaterial, das in der Regel für das äußere Sieb und/oder das innere Sieb in existierenden Filterelementen verwendet wird.
Ein solches üblicherweise verwendetes Vliesmaterial dehnt sich mit der Zeit etwas und biegt sich unter dem Gewicht des gepackten Bettes erheblich durch, wodurch der Zwischenraum zwischen dem inneren Sieb und dem äußeren Sieb an Volumen zunimmt. Infolge dessen ist der Zwischenraum im Laufe der Zeit nicht mehr vollständig mit dem gepackten Bett gefüllt, und es kann sich eine Umgehung in dem Zwischenraum um das gepackte Bett herum zwischen dem inneren Sieb und dem äußeren Sieb bilden. Über eine solche Umgehung kann Öldampf mit dem Gasstrom mitgeführt werden, ohne in das gepackte Bett sorbiert zu werden.
Darüber hinaus ist ein solches üblicherweise verwendetes Vliesmaterial anfälliger für Schäden, wie zum Beispiel Risse, als ein gesintertes Polymer und/oder ein perforiertes Metall oder ein expandierten Material, wie zum Beispiel in dem vorliegenden Gebrauchsmuster.
Das strukturierte Material wird bevorzugt aus Glasfasern hergestellt.
Alternativ dazu ist das strukturierte Material bevorzugt ein Polymermedium aus Gewebe oder Vlies, bevorzugt ein Polypropylenmedium aus Gewebe oder Vlies.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Filterelements gemäß dem Gebrauchsmuster sind das innere Sieb und das äußere Sieb achsensymmetrisch und konzentrisch zueinander angeordnet.
In diesem Fall beträgt der senkrechte Abstand zwischen einer Innenfläche des äußeres Siebes und einer Außenfläche des inneren Siebes bevorzugt mindestens 5,0 mm, bevorzugt mindestens 10,0 mm, besonders bevorzugt mindestens 20,0 mm, besonders bevorzugt mindestens 30,0 mm, besonders bevorzugt 40,0 mm, und ganz besonders bevorzugt mindestens 50,0 mm.
Je größer dieser senkrechte Abstand ist, desto mehr öldampfsorbierendes Material enthält das Filterelement, und desto höher ist folglich die Sättigungszeit des Filterelements.
Das Gebrauchsmuster betrifft außerdem eine Filtervorrichtung zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung mit einem Filterelement gemäß dem Gebrauchsmuster ausgestattet ist.
Es versteht sich, dass eine solche Filtervorrichtung die gleichen Vorteile aufweist wie die oben beschriebenen Ausführungsformen des Filterelements gemäß dem Gebrauchsmuster.
Zur besseren Veranschaulichung der kennzeichnenden Merkmale des Gebrauchsmusters wird hier als ein Beispiel ohne einschränkenden Charakter eine bevorzugte Ausführungsform eines Filterelements zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom gemäß dem Gebrauchsmuster und einer mit einem solchen Filterelement ausgestatteten Filtervorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Folgendes dargestellt ist:

1 ist ein Querschnitt einer Filtervorrichtung mit einem Filterelement gemäß dem Gebrauchsmuster.

1 zeigt eine Filtervorrichtung 1 gemäß dem Gebrauchsmuster zu der Abscheidung von Öldampf aus einem Gasstrom.
Dieser Gasstrom kann zum Beispiel ein Druckluftstrom sein, aber das Gebrauchsmuster ist nicht darauf beschränkt.
Die Filtervorrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2, das aus einem Deckel 3 und einem Topf 4 zusammensetzt ist, die übereinander montiert werden können, um das Filtergehäuse 2 zu bilden.
In dem gezeigten Beispiel wird der Topf 4 in den Deckel 3 eingeschraubt, wobei sowohl der Deckel 3 als auch der Topf 4 mit einem zusammenwirkenden Schraubgewinde 5 ausgestattet sind.
Es ist nicht ausgeschlossen, dass der Topf 4 alternativ oder zusätzlich mittels eines Bajonettverschlusses und/oder auf andere Weise in dem Deckel 3 befestigt ist.
Der Deckel 3 ist mit einem Einlass 6 für zu reinigendes Gas und einem Auslass 7 für gereinigtes Gas ausgestattet. In der Regel wird die Filtervorrichtung 1 mit ihrem Deckel 3 in einem Maschinenrohr, wie zum Beispiel einer Kompressoranlage, montiert. Zu diesem Zweck kann der Deckel 3 am Einlass 6 und am Auslass 7 mit dafür geeigneten Flanschen ausgestattet werden.
Darüber hinaus kann der Deckel 3 mit einer Entlüftungsöffnung 8 ausgestattet sein. Eine solche Entlüftungsöffnung 8 gibt ein akustisches Warnsignal aus, wenn der Topf 4 von dem Deckel 3 abgenommen wird, während das Filtergehäuse 2 im Inneren noch unter Druck steht. Somit kann der Topf 4 auf sichere Weise vollständig von dem Deckel 3 abgeschraubt oder abgenommen werden, und zwar erst dann, wenn ein Innendruck in dem Filtergehäuse 2 vollständig entlüftet ist und den gleichen Wert wie ein Druck in einer äußeren Umgebung des Filtergehäuses 2 erreicht hat.
In dem Filtergehäuse 2, genauer gesagt, in dem Topf 4, ist ein Filterelement 9 eingesetzt.
Das Filterelement 9 umfasst:

- ein rohrförmiges äußeres Sieb 10, das für den Gasstrom durchlässig ist, wobei das äußere Sieb 10 ein erstes Ende 11 des äußeren Siebes und ein zweites Ende des äußeren Siebes 12 aufweist, das sich von dem ersten äußeren Ende 11 des Siebes unterscheidet;
- ein rohrförmiges inneres Sieb 13, das für den Gasstrom in einem Innenraum durchlässig ist, der durch eine Innenfläche des äußeren Siebes 10 begrenzt wird, wobei das innere Sieb 13 ein erstes Ende 14 des inneren Siebes und ein zweites Ende 15 des inneren Siebes aufweist, das sich von dem ersten Ende 14 des inneren Siebes unterscheidet;
- eine erste Endkappe 16, in der das erste Ende 11 des äußeren Siebes und das erste Ende 14 des innere Siebes in einer solchen Weise aufgenommen sind, dass sie mit der ersten Endkappe 16 abgedichtet werden, und eine zweite Endkappe 17, in der das zweite Ende 12 des äußeren Siebes und das zweite Ende 15 des inneren Siebes in einer solchen Weise aufgenommen sind, dass sie mit der zweiten Endkappe 17 abgedichtet werden, dergestalt, dass ein Zwischenraum 18 zwischen dem äußeres Sieb 10 und dem inneren Sieb 13 gegenüber dem Gasstrom an der ersten Endkappe 16 und der zweiten Endkappe 17 abgedichtet wird, wobei die zweite Endkappe 17 eine Öffnung 19 umfasst, die so konfiguriert ist, dass ein Innenraum 20, der durch das innere Sieb 13 und die erste Endkappe 16 gebildet wird, in Strömungsverbindung mit einer Umgebung des Filterelements 9 entlang der Öffnung 19 gebracht wird.

Innerhalb des Schutzumfangs des Gebrauchsmusters ist es nicht ausgeschlossen, dass auch die erste Endkappe 16 mit der Öffnung 19 versehen ist oder nur die Endkappe 16 mit der Öffnung 19 versehen ist.
Der Zwischenraum 18 ist mit einem gepackten Bett aus öldampfsorbierenden Granulatkörnern gefüllt, wobei fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner 21 einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,001 mm und 1,5 mm aufweisen.
Bevorzugt haben mehr als 90 % der Granulatkörner 21 einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
Die Granulatkörner 21 haben bevorzugt einen mittleren effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,15 mm und 0,45 mm.
Darüber hinaus haben die Granulatkörner 21 bevorzugt ein Oberfläche-Gewicht-Verhältnis von mindestens 800 m²/g.
Die Granulatkörner 21 haben bevorzugt eine Volumendichte von mindestens 400 kg/m³.
Bevorzugt, aber nicht unbedingt gemäß dem Gebrauchsmuster, umfassen die oben erwähnten Granulatkörner 21 ein kohlenstoffhaltiges porenhaltiges Material natürlichen oder synthetischen Ursprungs, bevorzugt Aktivkohle.
Das äußere Sieb 10 und/oder das innere Sieb 13 umfassen:

- ein gesintertes Polymer, bevorzugt Polypropylen, das Poren aufweist, die so klein sind, dass die Granulatkörner 21 die Poren nicht passieren können; und/oder
- ein perforiertes Metall, bevorzugt Edelstahl, das Perforationen aufweist, die so klein sind, dass die Granulatkörner 21 die Perforationen nicht passieren können.

Alternativ oder zusätzlich umfassen das äußere Sieb 10 und/oder das innere Sieb 13 ein expandiertes Material, das mit einem strukturierten Material laminiert ist, wobei Poren in dem strukturierten Material so klein sind, dass die Granulatkörner 21 die Poren nicht passieren können.
Das strukturierte Material ist bevorzugt aus Glasfasern oder aus einem Polymermedium aus Gewebe oder Vlies, bevorzugt einem Polypropylenmedium aus Gewebe oder Vlies, hergestellt.
In diesem Fall sind das innere Sieb 13 und das äußere Sieb 10 achsensymmetrisch und konzentrisch zueinander angeordnet.
In diesem Fall beträgt ein senkrechter Abstand zwischen einer Innenfläche und dem äußeren Sieb 10 und einer Außenfläche des inneren Siebes 13 bevorzugt mindestens 5,0 mm.
Die Filtervorrichtung 1, die das Filterelement 9 aufweist, wird zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom verwendet, der eine Öldampfkonzentration von mindestens 0,25 mg Öldampf/m³ Gas aufweist, bevorzugt mindestens 0,30 mg Öldampf/m³ Gas, besonders bevorzugt mindestens 0,35 mg Öldampf/m³ Gas, besonders bevorzugt mindestens 0,40 mg Öldampf/m³ Gas, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,45 mg Öldampf/m³ Gas.
Des Weiteren wird die Filtervorrichtung 1, die das Filterelement 9 aufweist, dazu verwendet, einen Öldampf aus einem Gasstrom auf eine Öldampfkonzentration von maximal 0,010 mg Öldampf/m³ Gas, bevorzugt maximal 0,005 mg Öldampf/m³ Gas, besonders bevorzugt maximal 0,003 mg Öldampf/m³ Gas abzuscheiden.
Vergleichsbeispiele:
Es wird ein Eins-zu-eins-Test gemäß der ISO-Norm Nr. 8573-5 für verschiedene bereits bekannte Filtervorrichtungen mit Filtermedien zum Abscheiden von Öldampf in einer typischen Kompressoranlage durchgeführt, die stromaufwärts der Filtervorrichtung zum Abscheiden des Öldampfes aufweist:

- einen Kompressor mit Öleinspritzung zum Komprimieren eines Gases;
- einen Kühltrockner zum Abscheiden von Wasserdampf aus dem komprimierten Gas; und
- einen Koaleszenzfilter zum Abscheiden von Ölaerosolen mit einer Kohlenstoffzahl von mehr als 16.

In diesem Fall wird die Einlasskonzentration von Öldampf in dem Gas, das in die Filtervorrichtung zum Abscheiden von Öldampf eintritt, bei einer Konzentration von ungefähr 0,5 mg Öldampf/m³ Gas gehalten.
Der Druck und die Temperatur des in die Filtervorrichtung eintretenden Gases betragen 7 bar bzw. 0-35°C.
Für die verschiedenen bereits bekannten Filtermedien sind der Druckabfall an der Filtervorrichtung, die anfängliche Durchbruchkonzentration von Öldampf und der Zeitraum, der erforderlich ist, um einen Durchbruch von 50 % in dem relevanten Filtermedium zu erreichen, in Tabelle 1 aufgeführt.
In diesem Kontext meint „anfängliche Durchbruchkonzentration“ eine Konzentration von Öldampf, wie sie anfänglich in dem Gas auftritt, das aus einem noch ungesättigten Filtermedium austritt.
Je niedriger die anfängliche Durchbruchkonzentration ist, desto höher ist die anfängliche Leistung der Filtervorrichtung.
In diesem Kontext meint ein „Durchbruch von 50 %“, dass eine Konzentration von Öldampf, die in dem Gas auftritt, das aus dem Filtermedium austritt, 50 % der Einlasskonzentration des Öldampfes beträgt.
Aus den Daten in Tabelle 1 ist ersichtlich, dass bei gewickelten Filtermedien, die mit öldampfsorbierenden Partikeln imprägniert sind, der Druckabfall an der Filtervorrichtung geringer ist als bei einem Filtermedium, das als voll gepacktes Bett ausgeführt ist.
Darüber hinaus wird allgemein festgestellt, dass die gewickelten Filtermedien eine niedrigere anfängliche Durchbruchkonzentration und in einigen Fällen einen längeren Zeitraum bis zum Erreichen eines Durchbruchs von 50 % aufweisen als ein Filtermedium, das als ein voll gepacktes Bett ausgeführt ist.

Daraus lässt sich schließen, dass die Filtervorrichtungen, die ein gewickeltes Filtermedium aufweisen, allgemein ein höheres Leistungsniveau in Bezug auf Druckverluste und anfängliche Durchbruchkonzentration und teilweise sogar eine längere Sättigungszeit und folglich Lebensdauer aufweisen als eine Filtervorrichtung, die ein Filtermedium aufweist, das als ein voll gepacktes Bett ausgeführt ist. Tabelle 1

Filtervorrichtung	Art des Filtermediums	Druckabfall [mbar]	Anfängliche Durchbruchkonzentration [mg Öldampf/m³]	Zeitraum für 50 % Durchbruch [h]
Domnick Hunter ACS 020DBMX	gewickelt	109	0,04	28
Donaldson Ultra Filter DF 0120	gewickelt	135	0,09	23
Hankison F06-CF-T	gewickelt	23	0,10	4
FST - FST70AM	gewickelt	56	0,14	<1
FST - FST70CAM	voll gepacktes Bett	587	0,15	<1
Atlas Copco QD35+	gewickelt	140	0,14	<1

Beispiel:
Es wird ein Test für die mit dem Filterelement versehene Filtervorrichtung gemäß dem Gebrauchsmuster unter den gleichen Bedingungen wie denen für die oben beschriebenen Vergleichsbeispiele ausgeführt.
Das Filterelement umfasst zwei konzentrische zylindrische Siebe, die aus gesintertem Polypropylen hergestellt sind, wobei der Zwischenraum zwischen den Sieben mit einem gepackten Bett aus Aktivkohlepartikeln gefüllt ist.
Die Aktivkohlepartikel haben einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,001 mm und 1,5 mm, wobei mehr als 90 % der Aktivkohlepartikel einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,1 und 0,315 mm aufweisen und die Aktivkohlepartikel einen mittleren effektiven Granulatdurchmesser von 0,21 mm aufweisen.
Die Aktivkohlepartikel haben eine Volumendichte von 735 kg/m³ und ein Oberfläche-Gewicht-Verhältnis von 1050 m²/g.
Ein Druckabfall an der Filtervorrichtung gemäß dem Gebrauchsmuster beträgt nur 75 mbar, während die anfängliche Durchbruchkonzentration unter 0,003 mg/m³ liegt und der Zeitraum, die erforderlich ist, um einen Durchbruch von 50 % zu erreichen, mehr als 100 Stunden beträgt.
Daraus lässt sich schlussfolgern, dass eine Filtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster allgemein

- ein höheres Leistungsniveau in Bezug auf die anfängliche Durchbruchkonzentration, und zwar eine niedrigere anfängliche Durchbruchkonzentration, aufweist; und
- eine geringere Sättigungszeit und folglich Lebensdauer aufweist

In den meisten Fällen ist auch der Druckabfall an der Filtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster geringer als an den oben als Vergleichsbeispiele beschriebenen Filtervorrichtungen.
Es ist insbesondere anzumerken, dass die Filtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster ein höheres Leistungsniveau hinsichtlich Druckverlusten, anfänglicher Durchbruchkonzentration, Sättigungszeit/Lebensdauer aufweist als das Vergleichsbeispiel der Filtervorrichtung, die das Filtermedium aufweist, das als ein voll gepacktes Bett ausgeführt ist.
Das vorliegende Gebrauchsmuster ist keineswegs auf die beispielhaft beschriebene und in der Abbildung gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern eine Filtervorrichtung gemäß dem Gebrauchsmuster kann in allen Formen und Größen implementiert werden, ohne den in den Ansprüchen definierten Schutzumfang des Gebrauchsmusters zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 1096989 [0013, 0017, 0018]
US 3149023 [0019]
GB 1265098 [0019]
GB 2109268 [0023]

Claims

Filterelement zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom, wobei das Filterelement (9) umfasst: - ein röhrenförmiges äußeres Sieb (10), das für den Gasstrom durchlässig ist; und - ein röhrenförmiges inneres Sieb (13), das für den Gasstrom in einem Innenraum, der durch eine Innenfläche des äußeren Siebes (10) begrenzt wird, durchlässig ist; wobei das äußere Sieb (10) und das innere Sieb (13) an beiden Enden in einerseits einer ersten Endkappe (16) und andererseits einer zweiten Endkappe (17) enthalten sind, dergestalt, dass ein Zwischenraum (18) zwischen dem äußeren Sieb (10) und dem inneren Sieb (13) an der ersten Endkappe (16) und der zweiten Endkappe (17) gegen den Gasstrom abgedichtet ist, wobei die erste Endkappe (16) und/oder die zweite Endkappe (17) eine Öffnung (19) umfassen, um eine Umgebung des Filterelements (9) in Strömungsverbindung mit einem Innenraum (20) zu bringen, der in dem inneren Sieb (13) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der oben erwähnte Zwischenraum (18) mit einem gepackten Bett aus öldampfsorbierenden Granulatkörnern (21) gefüllt ist, wobei fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner (21) einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,001 mm und 1,5 mm aufweisen.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner (21) einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser von mindestens 0,01 mm, bevorzugt mindestens 0,1 mm, aufweisen.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass fast alle öldampfsorbierenden Granulatkörner (21) einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser von maximal 1,0 mm, bevorzugt maximal 0,5 mm, aufweisen.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 90 % der oben erwähnten Granulatkörner (21) einzeln einen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweisen.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oben erwähnten Granulatkörner (21) einen durchschnittlichen effektiven Granulatdurchmesser zwischen 0,15 mm und 0,45 mm aufweisen.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oben erwähnten Granulatkörner (21) ein Oberfläche-Gewicht-Verhältnis von mindestens 800 m²/g, bevorzugt mindestens 900 m²/g, besonders bevorzugt mindestens 1000 m²/g aufweisen.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oben erwähnten Granulatkörner (21) eine Volumendichte von mindestens 400 kg/m³, bevorzugt mindestens 500 kg/m³, besonders bevorzugt mindestens 600 kg/m³, ganz besonders bevorzugt mindestens 700 kg/m³ aufweisen.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oben erwähnten Granulatkörner (21) ein kohlenstoffhaltiges porenhaltiges Material natürlichen oder synthetischen Ursprungs umfassen.
Filterelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige porenhaltige Material Aktivkohle umfasst.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Sieb (10) und/oder das innere Sieb (13) umfassen: - ein gesintertes Polymer, bevorzugt Polypropylen, das Poren aufweist, die so konfiguriert sind, dass die oben erwähnten Granulatkörner (21) die Poren nicht passieren können; und/oder - ein perforiertes Metall, bevorzugt Edelstahl, das Perforationen aufweist, die so konfiguriert sind, dass die oben erwähnten Granulatkörner (21) die Perforationen nicht passieren können.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das äußeres Sieb (10) und/oder das innere Sieb (13) ein expandiertes Material umfassen, das mit einem strukturierten Material laminiert ist, wobei Poren in dem strukturierten Material so konfiguriert sind, dass die oben erwähnten Granulatkörner (21) die Poren nicht passieren können.
Filterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Material aus Glasfasern hergestellt ist.
Filterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Material ein Polymermedium aus Gewebe oder Vlies ist.
Filterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermedium ein Polypropylenmedium ist.
Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Sieb (13) und das äußere Sieb (10) achsensymmetrisch und konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Filterelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein senkrechter Abstand zwischen einer Innenfläche des äußeres Siebes (10) und einer Außenfläche des inneren Siebes (13) mindestens 5,0 mm, bevorzugt mindestens 10,0 mm, besonders bevorzugt mindestens 20,0 mm, besonders bevorzugt mindestens 30,0 mm, besonders bevorzugt 40,0 mm, und ganz besonders bevorzugt mindestens 50,0 mm beträgt.
Filtervorrichtung zum Abscheiden eines Öldampfes aus einem Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (1) mit einem Filterelement (9) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 16 ausgestattet ist.