DE69205440T2

DE69205440T2 - Filter zur reinigung von gasen.

Info

Publication number: DE69205440T2
Application number: DE69205440T
Authority: DE
Inventors: Alex Hunter
Original assignee: Process Scientific Innovations Ltd
Current assignee: PSI Global Ltd
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-11-25
Also published as: GB2261830A; GB9125140D0; DE69205440D1; WO1993010881A1; JPH07501479A; EP0618835A1; ES2079900T3; ATE128884T1; EP0618835B1; DK0618835T3; GB2261830B

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement zur Filterung eines Gasstroms, der in der Form eines Nebels mit einer Flüssigkeit verunreinigt ist.
Normalerweise ist eine Luftströmung von ölgeschmierten Gaskompressoren oder Vakuumpumpen mit Ölnebel verunreinigt. Um diese Verunreinigung zu entfernen, wird die Luft durch einen Koaleszenzfilter (Filter, in dem die Flüssigkeit zusammenfließt) geleitet; ein Beispiel für eine bekannte Art eines solchen Filters ist in GB-A-2 033 247 offenbart und in Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Der Filter ist im allgemeinen rohrförmig und umfaßt eine Koaleszenzschicht 10 aus mikroporösem Material, das eng zwischen einen inneren und einen äußeren durchlöcherten Metallzylinder 12, 14 paßt und sich zwischen einer oberen und unteren Abschlußkappe 16, 18 erstreckt. Die obere Abschlußkappe 16 ist mit einer Öffnung 20 ausgebildet, damit ein Strom 22 von mit Öl verunreinigter Luft in das Innere des Filters eintreten kann, und die untere Abschlußkappe 18 ist geschlossen, wie dargestellt. Die Koaleszenzschicht 10 ist gasdicht über ein aushärtbares Abdichtungsmittel, z. B. ein Epoxidharz mit den Abschlußkappen 16, 18 verbunden. Die Koaleszenzschicht 10 besteht in diesem Fall aus einer gefalteten Lage oder mehreren aus mit Harz imprägnierten Borsilikatglas-Mikrofasern, wie im Patent Nr. GB-A-1 557 821 offenbart. Eine alternative Form einer Koaleszenzschicht, die durch Gießen hergestellt ist, ist im Patent Nr. GB-A-1 603 519 offenbart. Ebenfalls zwischen den Abschlußkappen 16, 18, die Außenseite des durchlöcherten Zylinders 14 bedeckend, ist eine Drainageschicht 24 angeordnet, die in diesem Fall aus offenzelligem Schaumkunststoff besteht, obwohl Koaleszenzfilter, deren Drainageschichten aus Filzgewebematerial bestehen, wie z. B. in unserer Patentanmeldung Nr. PCT/GB 89/00182 offenbart, ebenfalls bekannt sind. Um die Übertragung von Öl zu minimieren, ist die Drainageschicht vorzugsweise mit einem Fluorkohlenwasserstoff behandelt. Die in den Filter eindringende Luft läuft radial durch die Koaleszenzschicht 10 und die Drainageschicht 24 nach außen, von der sie radial ausgegeben wird, wie bei 26 angegeben. Koaleszenzfilter dieser Art können in einer Anzahl von Stellungen verwendet werden, jedoch betrifft die vorliegende Erfindung Koaleszenzfilter, die senkrecht von einem Filterkopf nach unten hängen sollen und in den wegnehmbaren Becher eines solchen Filterkopfs passen sollen.
Öltröpfchen, wie sie mit der Luft 22 mitgeführt werden, werden durch die mikroporöse Koaleszenzschicht 10 verschmolzen, wodurch in dieser einzelne winzige Tröpfchen kombiniert werden, und das Öl wird zur Drainageschicht 24 nach außen geführt, wo es nach unten fließt, um ein ölgesättigtes Band oder eine Naßzone 28 am unteren Ende der Drainageschicht 24 auszubilden, wobei das Öl allmählich von der Naßzone 28 in Form einzelner großer Tropfen 30 herabtropft.
Aus Figur 1 ist erkennbar, daß die Naßzone 28, die sich beim normalen Gebrauch des Filters ausbildet, ausreichende Höhe dafür aufweist, daß ein deutlicher Teil derselben in überlappender Beziehung mit der Koaleszenzschicht 10 steht. Luft aus dem unteren Teil des Koaleszenzfilters 10 wird dazu gezwungen, durch die Naßzone 28 nach außen zu laufen, wo sie das Öl stört und an der Außenseite der Drainageschicht 24 oder in deren Nähe aufspringende Blasen bilden kann. Diese aufspringenden Ölblasen in der Naßzone 28 bilden an der sauberen Seite des Filters erneut feine Ölteilchen, die in den Strom 26 sauberer Luft transportiert werden und den Filtrierwirkungsgrad verringern.
Die spezielle Konstruktion des in Figur 1 dargestellten Koaleszenzfilters ist dahingehend ungebräuchlich, daß das untere Ende der Drainageschicht 24 nicht durch die untere Abschlußkappe 18 begrenzt wird, sondern an der Unterseite frei ist. Es ist üblicher, daß sowohl die Koaleszenzschicht als auch die Drainageschicht auf oder in die untere Abschlußkappe passen, wie es im Patent Nr. GB-A-1 345 155 dargestellt ist. Der Filter kann mit dem Filterkopf, mit dem er verwendet werden soll, durch eine Schraubverbindung 32 in der oberen Kappe 16 verbunden sein. Alternativ kann ein Verbindungsstab, der an seinem unteren Ende mit Gewinde versehen ist, vom Filterkopf herabhängen und in eine Fassung mit Gewinde in der Abschlußkappe 18 eingreifen. Der Filter kann auch durch einen Bajonettverschluß an den Filterkopf angesetzt sein. Bei all diesen Anordnungen wird der Filter beim Ansetzvorgang an seinem unteren Ende vom Benutzer mit den Fingern ergriffen und zum Filterkopf hochgeschoben, wo er zur Positionierung verdreht oder verschraubt wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dann, wenn die Drainageschicht an ihrem unteren Ende nicht gestört wird und in einem ruhigen Bereich axial unter der Koaleszenzschicht endet, dafür gesorgt werden kann, daß das ölgesättigte Band oder die Naßzone, die sich in der Drainageschicht ausbildet, im wesentlichen nicht mit der Koaleszenzschicht überlappt oder dies nur in stark verringertem Ausmaß tut. Zu Störungen, die zu einem unerwünschten Ansteigen der Höhe der Naßzone führen können, gehören Druck, Kompression oder Eindrükkungen hinsichtlich der Drainageschicht, z. B. wenn sie in einen Kanal in einer Abschlußkappe eingedrückt wird, und es gehört dazu auch Kompression des unteren Endes der Drainageschicht 24 bei der Handhabung durch die Finger eines Benutzers, wenn der Filter in den Filterkopf eingesetzt wird. Zu Störungen, die die Höhe des Naßbands anhebt, gehört auch eine Verstopfung des unteren Endes der Drainageschicht, so daß das ursprüngliche Entweichen von Öl von ihr nur durch die Seite und nicht durch das Ende der Drainageschicht erfolgt.
Die Erfindung schafft ein rohrförmiges Filterelement mit den in Anspruch 1 beanspruchten Merkmalen.
Es werden nun verschiedene Formen der Erfindung, jedoch nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Koaleszenzfilters ist;
Figur 2 eine halbgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Filters ist;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Filters von Figur 2 ist, das eine untere Abschlußkappe bildet; und
Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Form der Abschlußkappe ist.
In Figur 2 ist ein Koaleszenzfilter mit ähnlichem Gesamtaufbau wie dem in Figur 1 dargestellt, mit der Ausnahme, daß die obere Abschlußkappe 16a keine Gewindeverbindung mehr aufweist und die untere Abschlußkappe 18a, die aus glasgefülltem Nylon oder einem anderen geeigneten Kunststoffmaterial gegossen ist, an ihrem Innenende eine Nabe 40 mit Innengewinde aufweist, die in ein mit einem Gewinde versehenes unteres Ende 42 eines Verbindungsstabs 44 paßt, der von einem (nicht dargestellten) Filterkopf herunterhängt. Ein nach oben zeigender Flansch 46 legt zusammen mit der Nabe 40 und den dazwischen liegenden Teilen der Abschlußkappe 18a einen Kanal fest, in dem der innere und äußere durchlöcherte Zylinder 12, 14 und die Koaleszenzschicht 10 durch ein Harz 48 befestigt sind. Mehrere relativ dünne, weit beabstandete, radiale Rippen 50 halten einen ringförmigen Schutz 52, der das untere Ende der Drainageschicht 24, die auf den Rippen 50 ruht, aber ansonsten nicht blockiert ist, in beabstandeter Weise umgibt. Relativ große Schlitze 51, die zwischen benachbarten Paaren von Rippen 50 ausgebildet sind, ermöglichen ein im wesentlichen unbehinderte Drainage von Tröpfchen aus der Drainageschicht 24. Der Schutz 52 legt eine relativ ruhige Zone zur Ausbildung von Öltröpfchen fest, d. h., daß Luftströmungen um das Naßband herum minimiert werden. Fingergriffstellen 54 an der Außenseite des Schutzes 52 ermöglichen es, das Filterelement ander Abschlußkappe festzuziehen, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der Drainageschicht besteht.
Der Verschlußkappenaufbau gemäß Fig. 4 ist dem von Fig. 3 im wesentlichen ähnlich, mit der Ausnahme, daß der durchgehende Schutz 52 durch mehrere winkelmäßig beabstandete Finger 60 so ersetzt ist, daß die Drainageschicht 24 zwischen die Finger 60 und den Flansch 46 paßt.
Bei Versuchstests hat sich herausgestellt, daß ein erfindungsgemäßer Filter für eine deutliche Verringerung des Druckabfalls bei hohen Luftströmungsraten sorgen kann, daß die Menge an Ölnebel, der auf der sauberen Seite des Filters auftritt, kleiner ist als die Hälfte der Menge an Ölnebel, wie er vorliegt, wenn ein Koaleszenzfilter mit ansonsten ähnlichem Aufbau verwendet wird, mit der Ausnahme, daß die Drainagehülse eng in einen Kanal in der Abschlußkappe eingepaßt ist. Die verwendete Öldrainageschicht besteht typischerweise aus einem mit PVC imprägnierten, vernetzten Polyether oder Polyurethanschaum mit typischerweise 60 Poren pro Zoll, der wahlweise mit einem Fluorkohlenwasserstoff imprägniert ist. Die Drainageschicht kann auch aus einem Polyesterfilz oder einem anderen Material bestehen, das mit einem Fluorkohlenwasserstoff imprägniert sein kann.

Claims

1. Rohrförmiges Filterelement zum Ausfiltern von Ölnebel aus einem mit diesem verunreinigten Gas, und das so ausgebildet ist, daß es sich ausgehend vom Kopf eines Filtergehäuses senkrecht nach unten erstreckt, wobei das Element eine mikroporöse Fiterschicht (10) zum Vereinigen des Ölnebels, wenn das Gas durch den Filter strömt, eine makroporöse Drainageschicht (24), in die die zusammengeflossene Flüssigkeit strömt und durch die die Flüssigkeit zum unteren Ende des Filters läuft, von dem es tropfenförmig abläuft, eine obere Abschlußkappe (16a) zum Verbinden mit dem Filterkopf, die mit einer Öffnung (20) zum Einlassen des Stroms von mit Öl verunreinigten Gas in das Innere des Filters versehen ist, und eine untere Abschlußkappe (18a) aufweist, die gasdicht in die Filterschicht (10) paßt und das untere Ende des Filters verschließt, wobei die Filterschicht (10) in einen hochgezogenen Flansch (46) der Abschlußkappe (18a) paßt, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) die untere Abschlußkappe (18a) einen Schutz (52) aufweist, der herumläuft und radial von der Filter- und der Drainageschicht (10, 24) beabstandet ist und sich axial von einer Position über dem unteren Ende der Drainageschicht (24) bis in eine Position darunter erstreckt, wobei der Schutz (52) ferner eine Fingergreifstelle aufweist, damit das Element an den Filterkopf angesetzt oder von ihm abgenommen werden kann, ohne daß die Finger eines Benutzers mit der Drainageschicht (24) in Kontakt kommen;

(b) das untere Ende der Drainageschicht (24) zwischen dem hochgezogenen Flansch (46) der unteren Abschlußkappe und dem Schutz (52) hindurchgeht und an einer axialen Position unter der Filterschicht (10) endet; und

(c) Teile (50) der unteren Abschlußkappe sich zwischen dem Schutz (52) und dem hochgezogenen Flansch (46) so erstrekken, daß der Schutz (52) an seiner Position gehalten wird, wobei die Teile (50) eine im wesentlichen unbehinderte Drainage von Tröpfchen aus der Drainageschicht (24) ermöglichen, wodurch im Gebrauch die Höhe des mit Öl gesättigten Bands, das sich im unteren Bereich der Drainageschicht ausbildet, verringert ist.

2. Filterelement nach Anspruch 1, bei dem die Koaleszenzschicht eine gefaltete Lage oder ein Gießteil aus Borsilikatglas-Mikrofasern ist.

3. Element nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Drainageschicht aus einem offenzelligen Schaumstoffmaterial besteht.

4. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Drainageschicht mit einem Fluorkohlenwasserstoff behandelt ist, um die Übertragung von Öl zu minimieren.

5. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Schutz (52) durchgehend verläuft.

6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schutz unterbrochen ist.