KR20240105375A - 기체 유체 여과용 원형 필터 엘리먼트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기체 유체의 여과를 위한 원형 필터 엘리먼트에 관한 것으로, 입자 여과재 본체 및 유해 가스 여과재 본체를 포함하며, 그 각각은 중공형 본체 형상이며 내측 유동 챔버를 둘러싼다. 각 여과재 본체는 대향 단부면들의 각각에 단부 디스크가 제공된다. 분리 형성된 연결 요소는 단부 디스크에 연결되며 인접한 여과재 본체의 단부 디스크 주위에 맞물린다.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 입자 여과(particle filtration)를 위한 중공형 본체(hollow body)로 구성된 입자 여과재 본체(particle filter medium body)와 유해 가스 여과(harmful gas filtration)를 위한 중공형 본체로 구성된 별도의 유해 가스 여과재 본체(separate harmful gas filter medium body)를 갖는 기체 유체 여과용 원형 필터 엘리먼트(round filter element)에 관한 것이다.
DE 10 2018 215 603 A1은 각각 중공 원통형으로 구성되고 서로에 대해 동심원으로 배열된 제1 원시(미처리) 공기측 필터 모듈(first raw air-side filter module)과 하류에 위치한 제2 필터 모듈(second filter module)을 포함하는 모듈형 필터 엘리먼트(modular filter element)를 기술한다. 모듈형 필터 엘리먼트는 연료 전지 응용 분야의 공기 여과를 위한 연료 전지 에어 필터로 사용될 수 있다. 제1 원시(미처리) 공기측 필터 모듈에서는 입자 분리가 일어나는 반면, 제2 필터 모듈은 유해 가스를 분리하는 흡착 매체(adsorption medium)를 포함한다. 각 필터 모듈은 대향 배치된 단부면에서 유동 밀봉 단부 디스크(flow-tight end disk)를 포함한다. 두 개의 필터 모듈이 있는 모듈형 필터 엘리먼트는 하우징 커버로 닫힐 수 있는 하우징 포트에 수용된다.
본 발명의 목적은 연장된 작동 기간에 걸쳐 높은 여과 성능이 보장되는 방식으로 흐름 방향으로 연속적으로 배열된 2개의 여과재(필터 매체) 본체를 갖는 기체 유체의 여과용 원형 필터 엘리먼트를 설계하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 본 발명에 따라 해결된다. 종속항은 유리한 추가 실시예를 제공한다.
본 발명에 따른 원형 필터 엘리먼트는 기체 유체의 여과, 예를 들어 공기의 여과 역할을 하며, 예를 들어 연료 전지에 사용될 수 있다. 원형 필터 엘리먼트는 입자 여과재 본체(particle filter medium body)를 포함하고 입자 여과재 본체에 의해 입자가 기체 유체로부터 분리되고 입자 여과재 본체는 중공형 본체로 구성된다. 원형 필터 엘리먼트는 또한 중공형 본체로서 구성되고 입자 여과재 본체에 동심원으로 배열되는 유해 가스 여과용 유해 가스 여과재 본체를 추가로 포함한다. 두 개의 여과재(필터 매체) 본체는 공통의 내부에 위치한 흐름 챔버를 둘러싸고 있다. 각각의 여과재(필터 매체) 본체에는 대향 배치된 양 단부면에 각 단부 디스크(end disk)가 제공되며 이것은 단부면에서 각각의 여과재 본체를 유동 밀봉 방식으로 덮는다.
원형 필터 엘리먼트를 통한 흐름은 내부에서 외부로 방사상으로, 또는 반대로 외부에서 내부로 방사상으로 실현되며, 여기서 "방사상(반경방향)(radial)" 이라는 용어는 원형 필터 엘리먼트의 종축과 관련된다. 내부에서 외부로 방사상 흐름이 발생하는 경우, 정화되지 않은 원시(미처리) 유체(non-purified raw fluid)는 여과재(필터 매체) 본체(filter medium body)를 통해 내부에서 외부로 방사상 흐름이 발생하는 안쪽에 위치한 흐름 챔버로 먼저 도입된다. 외부에서 내부로 방사형 흐름이 있는 경우, 정화된 유체는 내부에 위치한 흐름 챔버에 수집되어 그것으로부터 축 방향으로 배출된다.
여과재 본체는 예를 들어 중공 원통형 또는 원추형을 포함한다. 여과재 본체는 원형 필터 엘리먼트의 종축을 기준으로 축방향 길이에 걸쳐 일정한 단면적 또는 변화하는 단면적, 예를 들어 지속적으로 증가하는 단면적을 가질 수 있다. 종축에 수직인 평면에서, 여과재 본체는 원형, 타원형 또는 긴 단면 형상, 예를 들어 반원형의 좁은 측면과 편평한 종방향 측면을 갖는 경기장 형태를 가질 수 있으며, 여기서 종방향 측면은 또한 필요에 따라 볼록하거나 오목하게 구성될 수 있다.
각 여과재 본체는 자체 단부 디스크를 포함하며, 두 여과재 본체의 단부 디스크는 일체형 구조가 아니다. 여과재 본체들 사이의 공기 누출 흐름을 방지하기 위해 별도로 구성된 유동 밀봉 연결 요소가 단부 디스크들 중 하나에 연결되고 인접한 여과재 본체의 단부 디스크와 맞물려 이러한 방식으로 인접한 여과재 본체의 단부 디스크에 대한 유동 밀봉 연결(flow-tight connection)을 형성한다. 또한, 두 여과재 본체들의 서로에 대한 상대 위치는 연결 요소에 의해 고정된다.
연결 요소는 하우징 구성요소를 구성하지 않지만 원형 필터 엘리먼트의 구성요소이며 두 개의 여과재 본체와 함께 구조적 유닛을 형성한다. 연결 요소를 포함하는 원형 필터 엘리먼트는 필터 하우징에 삽입될 수 있으며, 여기서 필터 하우징과 원형 필터 엘리먼트는 필터 장치를 형성한다.
연결 요소는 예를 들어 플라스틱 부품으로 구현된다. 연결 요소가 단부 디스크 영역에서 여과재 본체들 사이의 거리를 가교하므로, 여과재 본체들 사이에 위치한 환형 공간이 유밀(유체 밀봉) 방식으로(fluid-tightly) 폐쇄되어 원시(미처리)측(raw side)과 청정측(clean side) 사이의 공기 누출 흐름이 방지된다.
연결 요소는 특히 환형 형상으로 구성된다. 연결 요소는 여과재 본체의 단부 디스크와 별도로 구성되지만 한쪽 단부 디스크에 고정적으로 연결된다. 이것은 예를 들어 단부 디스크가 여과재 본체의 단부면에 주조되는 바람직하게는 연탄성 재료의 주조 부분으로 형성되며, 동시에 연결 요소의 한 부분이 단부 디스크 재료로 돌출하고 경화 시 단부 디스크와 연결 요소 사이에 고정된 연결이 생성된다는 점에서 실현된다. 단부 디스크 재료로는 예를 들어 폴리우레탄 또는 플라스틱 재료를 생각할 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 연결 요소의 섹션은 2개의 여과재 본체들 사이의 중간 공간으로 돌출하고 인접한 여과재 본체의 단부 디스크에 대해 측방향으로 안착된다. 연결 요소의 이 섹션은 한편으로는 두 개의 여과재 본체들 사이에 일정한 상대 반경방향 간격을 보장한다. 다른 한편으로는 이 섹션은 예를 들어 이 단부 디스크가 연결 요소의 섹션과 직접 접촉한다는 점에서 인접한 여과재 본체의 단부 디스크에 대한 밀봉 연결(seal-tight connection)을 가능하게 한다. 이것은 공기 누출 흐름이 2개의 여과재 본체들 사이의 중간 공간으로부터 축 방향으로 빠져나오지 못하게 하고 대신에 유체가 반경방향으로 제2 여과재 본체를 통해 흐르도록 강제하는 것을 보장한다.
추가의 유리한 실시예에 따르면, 연결 요소의 섹션은 홀딩 여과재(필터 매체) 본체로부터 멀어지는 쪽에서 인접한 여과재 본체의 단부 디스크에 대해 측방향으로 안착된다. 연결 요소의 이 섹션에는 인접한 여과재 본체의 단부 디스크가 연결 요소 섹션과 접촉하는 추가적인 밀봉 위치도 존재한다. 인접한 여과재 본체의 단부 디스크와 연결 요소의 맞물림 부분 사이에 축방향으로 추가 접촉이 존재할 수 있다. 이러한 방식으로, 연결 요소와 연결 요소를 지니지 않는 인접한 여과재 본체의 단부 디스크 사이에 전체적으로 최대 3개의 밀봉 위치가 제공될 수 있다: 한편으로는 반경 방향으로 밀봉을 제공하는, 단부 디스크와 두 개의 여과재 본체 사이에 돌출된 연결 요소 부분에 의해; 다른 한편으로는, 방사상 밀봉을 또한 구성하는, 단부 디스크와 연결 요소의 바깥쪽으로 위치된 섹션 사이에; 그리고 마지막으로 축방향 밀봉을 구성하는, 연결 요소의 결합 부분과 단부 디스크 사이에 축방향으로. 이러한 방식으로 공차 보상(tolerance compensation)과 안정적인 밀봉 작용(reliable sealing action)이 가능해진다.
또한, 연결 요소의 2개의 측면 섹션은 비-홀딩(non-holding) 여과재 본체의 단부 디스크를 위한 수용 공간을 형성하여 단부 디스크를 포함하는 상기 여과재 본체가 연결 요소에서 리셉터클 안으로 밀려 들어갈 수 있다는 것이 유리하며, 이에 의해 밀봉 연결(seal-tight connection)이 동시에 생성된다. 이러한 방식으로 원형 필터 엘리먼트의 간단한 조립이 가능하다.
또 다른 유리한 실시예에 따르면, 연결 요소의 추가 섹션은 하우징 부분에서 지지될 수 있는 밀봉 요소(seal element)의 캐리어(carrier)이다. 밀봉 요소는 연결 요소의 섹션에 형성된 수용 그루브(receiving groove)에 삽입될 수 있으며, 수용 그루브로부터 돌출된 밀봉 요소의 일부는 하우징 부분에서 지지되고, 이러한 방식으로 연결 요소와 하우징 부분 사이에 유동 밀봉 연결(flow-tight connection)을 제공한다. 이러한 구성은 예를 들어 하우징 포트와 연결 요소 사이에 유동 밀봉형 폐쇄가 생성되어 청정측의 유체가 배출을 위해 제공된 필터 하우징의 배출 채널을 강제로 취하도록 하는 장점이 있다. 바람직하게는, 수용 그루브는 삽입된 밀봉 요소가 축방향으로 밀봉되도록 축방향으로 하향 또는 상향으로 개방된다. 밀봉부는 두 개의 하우징 부품을 연결하기 위한 폐쇄 요소에 의해 밀봉부의 접촉 압력이 가해지도록 하우징 포트와 그 위에 배치되는 하우징 커버 사이에 배열될 수 있다. 하우징 포트와 그 위에 배치될 하우징 커버 사이의 연결은 본 실시예에서 반드시 유동 밀봉형으로 구현될 필요는 없다.
유리한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 여과재 본체(filter medium body)에 지지 프레임, 특히 지지 그리드가 배열된다. 지지 프레임은 정화될 매체를 위한 복수의 유동 개구를 포함하고 동시에 여과재 본체를 안정화시킨다. 지지 프레임은 바람직하게는 유해 가스 여과재 본체 및/또는 입자 여과재 본체의 유출측에 배열된다.
추가의 유리한 실시예에 따르면, 연결 요소는 여과재 본체의 벽측에 배열된 지지 그리드에 연결된다. 지지 그리드는 바람직하게는 반경방향 내부에 위치한 여과재 본체의 외부에 위치된 벽측에 위치하며, 이 벽측은 바람직하게는 동시에 여과재 본체의 유출측을 형성한다. 지지 그리드는 반경방향으로 직접 접촉하는 여과재 본체를 지지한다. 지지 그리드는 특히 지지 그리드의 섹션이 각각의 단부 디스크의 재료 내로 돌출한다는 점에서 여과재 본체의 축방향으로 대향 배치된 단부 디스크들에 고정식으로 연결된다. 지지 그리드는 연결 요소와 함께 일체형으로 구현될 수 있으며, 여기서 지지 그리드는 여과재 본체의 벽측에서 연장되고 연결 요소는 방사상 외향으로 실질적으로 이웃하는 방사상 외부 여과재 본체의 축방향 단부면을 따라 연장된다.
또 다른 유리한 실시예에 따르면, 하나의 여과재 본체 또는 두 여과재 본체 모두는 복수의 필터 접힘부(주름부)(filter folds)를 갖는 필터 벨로우즈(filter bellows)로서 구성된다. 대안적으로, 블록형 재료 또는 권취된 여과재로부터 여과재 본체들 중 하나 또는 둘 모두를 제조하는 것도 가능하다.
또 다른 유리한 실시예에 따르면, 매체층(medium layer), 특히 부직포층은 여과재(필터 매체) 본체의 벽측에 배열된다. 매체층은 여과재 본체와 각 여과재 본체를 지지하는 인접 구성요소, 특히 지지 그리드 사이의 마찰을 감소시킨다. 감소된 마찰로 인해, 예를 들어 진동이나 타격으로 인해 발생하는 상대 이동 시 여과재 본체의 변형을 방지할 수 있다.
부직포층은 두 개의 여과재 본체들 사이에 및/또는 여과재 본체의 외부 측면에 위치하며, 유리하게는 어떤 경우에도 부직포층은 지지 그리드와 여과재 본체의 벽측 사이에 배열된다. 유리하게는, 유해 가스 여과재 본체의 유출측에 부직포층이 배열되어 여과재로부터 운반된 입자, 예를 들어 활성탄 입자는 그대로 유지된다.
특히 긴 길이의 필터 엘리먼트와 관련하여 유리한 실시예에 따르면, 여과재 본체들 중 적어도 하나는 축방향으로 서로 결합되는 적어도 2개의 부분 본체들로 구성된다. 예를 들어 부분 본체들은 서로 접착될 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 원형 필터 엘리먼트와 원형 필터 엘리먼트를 수용하기 위한 필터 하우징을 갖춘 필터 장치에 관한 것이다. 필터 장치는 주변 공기를 여과하기 위해 연료 전지 내부 또는 연료 전지에서, 예를 들어 연료 전지에 공급될 주변 공기의 공급 영역에서 사용될 수 있다.
본 발명은 연장된 작동 기간에 걸쳐 높은 여과 성능이 보장되는 방식으로 흐름 방향으로 연속적으로 배열된 2개의 여과재(필터 매체) 본체를 갖는 기체 유체의 여과용 원형 필터 엘리먼트를 제공한다.
추가적인 이점과 유리한 실시예는 추가 청구항들, 도면 설명 및 도면으로부터 얻을 수 있다.
도 1a는 필터 하우징에 원형 필터 엘리먼트가 있는 필터 장치의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 1b는 도 1a의 Ib 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 1c는 도 1a의 Ic 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 1d는 원형 필터 엘리먼트의 부분 단면 사시도를 도시하며;
도 2a는 추가 실시예에서 원형 필터 엘리먼트를 갖는 필터 장치의 도 1a에 대응하는 예시를 도시하며;
도 2b는 도 2a의 IIb 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 2c는 도 2a의 IIc 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 3a는 또 다른 실시예에서 원형 필터 엘리먼트를 갖는 필터 장치의 도 1a에 대응하는 예시를 도시하며;
도 3b는 도 3a의 IIIb 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 3c는 도 3a의 IIIc 부분의 상세 확대도를 도시한다.
도면에서 동일한 구성요소는 동일한 참조 부호로 식별된다.
도 1a는 필터 하우징에 원형 필터 엘리먼트가 있는 필터 장치의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 1b는 도 1a의 Ib 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 1c는 도 1a의 Ic 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 1d는 원형 필터 엘리먼트의 부분 단면 사시도를 도시하며;
도 2a는 추가 실시예에서 원형 필터 엘리먼트를 갖는 필터 장치의 도 1a에 대응하는 예시를 도시하며;
도 2b는 도 2a의 IIb 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 2c는 도 2a의 IIc 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 3a는 또 다른 실시예에서 원형 필터 엘리먼트를 갖는 필터 장치의 도 1a에 대응하는 예시를 도시하며;
도 3b는 도 3a의 IIIb 부분의 상세 확대도를 도시하며;
도 3c는 도 3a의 IIIc 부분의 상세 확대도를 도시한다.
도면에서 동일한 구성요소는 동일한 참조 부호로 식별된다.
도 1a 내지 도 1d에는 기체 유체의 여과를 위한 제1 원형 필터 엘리먼트(2)를 갖는 필터 장치(1)가 도시되어 있다. 필터 장치(1)는 종축(10)을 포함하며, 여기서 도 1 및 도 2에는 종축(10)의 한 측면의 좌측 섹션 절반만 도시되어 있다. 필터 장치(1)는, 예를 들어 연료 전지에 공급되는 신선한 공기를 여과하는 데 사용된다.
원형 필터 엘리먼트(2)는 입자 여과를 위한 입자 여과재 본체(particle filter medium body)(3) 및 예를 들어 이산화황, 질소산화물 또는 암모니아와 같은 유해 가스의 여과를 위한 유해 가스 여과재 본체(harmful gas filter medium body)(4)로서 구현되는 두 개의 여과재 본체(3, 4)를 포함한다. 두 개의 여과재 본체(3, 4)는 바람직하게는 지그재그 형태로 접힌 여과재의 필터 벨로우즈(filter bellows)로 구현된다. 유해 가스 여과재 본체(4)는 유해 가스를 원하는 방식으로 흡착하기 위해 활성탄을 함유할 수 있다. 유해 가스 여과재 본체(4)의 여과재에는 활성탄 입자가 매립되는 것이 바람직하다. 여과재 본체(3, 4)는 예를 들어 원추형으로 형성되고, 2개의 평행한 종방향 측면과 2개의 볼록한 좁은 측면을 갖는 긴 편평한-타원형 단면 형상을 갖는다. 2개의 여과재 본체(3 및 4)는 서로 동심원적으로 배열되고, 미정화 원시 유체(non-purified raw fluid)를 수용하고 2개의 여과재 본체(3 및 4)가, 종축(10)에 대해, 반경방향으로 내부로부터 외부로 관류되는 내부에 배치된 유동 챔버(11)를 둘러싸고 있다.
원형 필터 엘리먼트(2)는 하우징 포트(6)와 하우징 커버(7)를 포함하는 필터 하우징(5)에 수용된다. 하우징 커버(7)에는 유입구(8)가 일체로 형성되며 그를 통해 미정화 원시 유체가 내부에 위치한 유동 챔버(11)로 유입되어 공급된다. 하우징 포트(7)에는 유출구(9)가 일체로 형성되며 그를 통해 두 개의 여과재 본체(3, 4)를 통과한 후 흐름 방향으로 후방에 위치한 주변 유해 가스 여과재 본체(4)의 외측에 모이는 정화된 유체가 배출된다. 입자 여과재 본체(3)의 안쪽에 위치하는 쪽은 원시(미처리)측(raw side) 또는 유입측을 형성하고, 유해 가스 여과재 본체(4)의 외측은 청정측(clean side) 또는 유출측을 형성한다.
각각의 여과재 본체(3, 4)는 축방향으로 대향 배치되는 양 단부면들에 각각의 축방향 단부면을 유동 밀봉 방식으로 덮는 단부 디스크(12, 13 또는 14, 15)가 제공된다. 단부 디스크(12 내지 15)는 여과재 본체 상에 주조될 수 있다. 하우징 포트(6)의 바닥을 향하고 있는 입자 여과재 본체(3)의 하단 디스크(12)는 연속 디스크로 구성되며 컷아웃이 없다. 한편, 동일한 입자 여과재 본체(3)의 상단 디스크(13)는 원시 공기가 공기 유입구(8)를 통해 내부에 위치된 유동 챔버(11)로 흐를 수 있는 중앙 컷아웃을 갖는 환형이다.
유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)도 환형으로 구성된다. 유해 가스 여과재 본체(4)의 하단 디스크(14)는 폐쇄형 구성으로 되어 있으며, 하단 디스크(14)는 두 부분들을 가지며, 여과재 본체(4)의 단부면(들)을 덮고 있는 발포 연질 플라스틱 소재와 내부에 대한 개구부를 덮으며 발포 플라스틱 소재에 매립되는 플라스틱 디스크를 갖는다. 아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 플라스틱 디스크는 지지 그리드(18)의 섹션(18a)일 수 있다. 대안으로서, 하단 디스크(14)는 발포 플라스틱 재료로 일체형으로 구현될 수 있다.
하우징 커버(7)를 향하고 있는 입자 여과재 본체(3)의 상단 디스크(13)에는, 방사상 외측으로 돌출하고 원주방향으로 연장되는 환형 형상으로 구성된 제1 유동 밀봉 연결 요소(16)가 위치한다. 연결 요소(16)의 섹션은 상단 디스크의 재료에 수용되고 이러한 방식으로 단부 디스크(13)에 고정적으로 연결된다. 연결 요소(16)는 반경방향으로 더 멀리 외측으로 위치된 인접한 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)와 결합하며, 여기서 단부 디스크(15)와 연결 요소(16) 사이에 유동 밀봉 연결(flow-tight connection)이 생성된다. 반경방향으로 연장되는 부분으로부터, 연결 요소(16)의 제1 섹션(16a)은 두 여과재 본체(3, 4) 사이의 중간 공간 내로 축방향 내측으로 돌출한다. 제2 섹션(16b)은 상단 디스크(15)의 반경방향 외측에 위치된 측에서 축방향 하방으로 돌출하여, 두 섹션(16a 및 16b)이 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)를 위한 환형 리셉터클을 형성하며 그 안으로 상단 디스크(15)가 삽입될 수 있다. 이러한 맥락에서, 밀봉 위치는 단부 디스크(15)의 반경방향 내측에 위치된 측과 반경방향 외측에 위치된 측에 연결 요소(16) 또는 섹션들(16a 및 16b)로 형성된다. 대안으로서 또는 추가로, 단부 디스크(15)의 축방향 단부면과 연결 요소(16) 사이에 밀봉 위치가 형성된다. 원칙적으로, 3개의 밀봉 위치 중 하나를 제공하면 충분하다. 연결 요소(16)는 상단 디스크(15)에 대한 유동 밀봉 연결을 보장하고, 여과재 본체들(3, 4) 사이의 중간 공간에 위치하는 유체의 축방향 외측 방향으로의 공기 누출 흐름이 방지되도록 유동 밀봉 방식으로 구현된다.
유해 가스 여과재 본체(4)의 외측에 배치된 벽측 또는 재킷측에는 지지 그리드(18)가 배치된다. 이 지지 그리드(18)는 유해 가스 여과재 본체(4)를 외측에서 둘러싸며 단부면이 단부 디스크(14, 15)의 재료에 매립되며 따라서 유지된다. 밀봉 캐리어(17)는 지지 그리드(18)와 일체형으로 연결된다. 캐리어는 밀봉 요소(19)를 위해 축 방향으로 하향 개방된 수용 그루브(17a)를 포함하는 원주방향으로 연장되고 반경방향 외측으로 돌출하는 칼라(collar)로서 구성된다. 밀봉 링 형태의 밀봉 요소(19)는 수용 그루브(17a) 내로 삽입될 수 있다. 대안으로 밀봉 요소를 성형할 수도 있다. 밀봉 요소(19)는 하우징 포트(6)의 숄더(견부)에 위치하며 청정측에 대해 원시(미처리)측을 밀봉한다.
매체층(medium layer), 예를 들어 부직포층은 복수의 유동 개구를 포함하는 지지 그리드(18)와 유해 가스 여과재 본체(4)의 바깥쪽으로 위치된 재킷 측 사이에 위치될 수 있다. 이는 마찰에 대한 기계적 보호 장치를 형성하고 특히 유해 가스 여과재 본체(4)에서 빠져나올 수 있는 활성탄 입자를 유지한다.
지지 그리드(18)의 섹션은 섹션(18a)으로서 반경방향 내측으로 하단 디스크(14)에 계속되며, 섹션(18a)은 폐쇄된 유동 밀봉 디스크로서 여과재(필터 매체) 내에 반경방향으로 형성된다. 입자 여과재 본체(3)의 하단 디스크(12)는 섹션(18a)에서 축방향으로 지지된다. 도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이, 섹션(18a)은 유해 가스 여과재 본체(4)의 내부로 축방향으로 연장되는 환형 섹션을 포함할 수 있다. 하단 디스크(12)를 갖는 내부 입자 여과재 본체(3)는 이 리브에서 방사상으로 지지된다.
내부 입자 여과재 본체(3)가 외부 유해 가스 여과재 본체(4)에 삽입되는 경우, 따라서 두 여과재 본체(3, 4)는 외부 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)와 연결 요소(16) 사이의 적어도 하나의 밀봉 위치에 의해 서로 밀봉되게 연결된다.
원형 필터 엘리먼트(2)와 필터 하우징(5) 사이에도 밀봉 위치가 형성되어 있다. 원시(미처리) 유체(raw fluid) 유입구(8) 영역에서, 내부 여과재 본체(3)의 상단 디스크(13)는 바람직하게는 밀봉 작용 없이 하우징 커버(7)에서 축방향으로 지지된다. 원시(미처리)측(raw side)과 청정측(clean side) 사이의 밀봉 위치는 방사상 바깥쪽으로 위치하며 하우징 포트(6)의 칼라와 접촉하는 외부 여과재 본체(4)에 지지된 밀봉 요소(19)에 의해 축방향 밀봉부로 구현된다.
도 1d는 외부 유해 가스 여과재 본체(4)와 내부 입자 여과재 본체(3)가 수용된 원형 필터 엘리먼트(2)의 사시도를 도시한다. 내부 입자 여과재 본체(3)의 상단 디스크(13)에 연결된 연결 요소(16)는 내부 축방향 하향 연장 섹션(16a)과 또한 외부 축방향 하향 연장 섹션(16b)을 갖는 반경방향 외향으로 돌출된 벽 섹션을 형성하여 외부 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)의 결합을 위한 U자형 리셉터클이 형성된다.
밀봉 요소(19)를 위한 수용 그루브(17a)를 포함하는 밀봉 캐리어(seal carrier)(17)를 갖는 지지 그리드(18)는 외부 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)에 연결된다.
따라서 유해 가스 여과재 본체(4)와 입자 여과재 본체(3)는 간단한 방식으로 하나의 유닛에 결합 가능하고 하우징에 삽입 가능하다. 한편, 두 개의 여과재 본체(3, 4)는 다시 쉽게 분리될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 수명이 다른 경우 두 개의 여과재 본체(3, 4) 중 하나만 새 것으로 교체하고 다른 하나를 계속 사용하는 것이 가능하다. 단일 부품 실시예와 비교하여, 외부 필터 매체 본체(4)의 단부 디스크(15)가 밀봉을 위해 사용되기 때문에 추가 밀봉이 필요하지 않다.
도 2a 내지 도 2c에서, 원칙적으로 제1 실시예와 동일한 구성을 갖는 추가 실시예가 도시되어 있으므로 이 점에 있어서는 위의 설명이 참조된다. 도 2a 내지 도 2c에서, 필터 장치는 또한 내부에 위치된 유동 챔버(11)를 둘러싸는 입자 여과재 본체(3)와 주변 유해 가스 여과재 본체(4)를 포함하는 원형 필터 엘리먼트(2)를 포함한다. 여과재 본체(3, 4)는 정화될 유체에 의해 내부에서 외부로 방사상으로 관류된다.
도 1a 내지 1d와 대조적으로, 도 2a 내지 도 2c에서는 유해 가스 여과재 본체(4)의 외부에 위치된 벽측 또는 재킷측에 지지 그리드가 배치되지 않는다. 그러나 지지 그리드(18)는 여과재 본체들(3 및 4) 사이의 중간 공간에 위치하며 입자 여과재 본체(3)와 상호 연관되어 있다. 부직포 층은 지지 그리드(18)와 입자 여과재 본체(3)의 이웃 측면 사이에 위치할 수 있다.
지지 그리드(18)는 입자 여과재 본체(3)의 상단 디스크(13)에 고정적으로 연결되는, 예를 들어 그 안에 내장되는 연결 요소(16)와 함께 일체형으로 구현될 수 있다. 연결 요소(16)의 섹션(16a)은 여과재 본체들(3 및 4) 사이에서 중간 공간 방향으로 축방향으로 돌출하고 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)와 방사상 밀봉 위치를 형성한다. 제2 섹션(16b)은 축방향 하방으로 위치되어 방사상 외측으로 돌출하고 상단 디스크(15)와 추가 방사상 밀봉 위치를 형성한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상단 디스크(15)의 축방향 단부면은 연결 요소(16)의 반경방향 연장 부분과 밀봉 위치를 형성한다.
유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)는 반경방향 내측에서 상부 숄더(견부)를 포함하고; 연결 요소(16)의 섹션(16a)은 수직 측면에 놓여 있다. 안쪽으로 위치된 입자 여과재 본체(3)의 상단 디스크(13)는 상단 디스크(15)의 숄더 내로 돌출한다. 유해 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)는 입자 여과재 본체(3)의 지지 그리드(18)에 반경방향으로 안착된다. 이 영역의 지지 그리드(18)는 폐쇄형 구성일 수 있으며, 이러한 방식으로 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)에 대한 접촉 리브를 형성하여 추가적인 밀봉 위치가 형성될 수 있다.
연결 요소(16)의 반경방향 외측으로 위치된 섹션(16b)은 하우징 포트(6)의 숄더에서 지지되는 밀봉 요소(19)가 삽입되는 수용 그루브를 추가로 포함한다. 따라서 연결 요소(16)는 동시에 밀봉 요소(19)를 위한 밀봉 캐리어를 형성한다.
하단 디스크(14)는 연속적인 디스크로 구성된다. 하단 디스크(14)에는 축방향으로 아래쪽을 향하는 중공 원통형 슬리브가 형성되어 있으며 이것은 원형 필터 요소(2)가 안정적으로 고정되도록 하우징 바닥의 환형 리셉터클에 꼭 맞는 형태로 수용된다. 하단 디스크(14)는 바람직하게는 폴리우레탄 폼과 같은 유연한 재료로 제조된다.
연결 요소(16)와 지지 그리드(18)는 입자 여과재 본체(3)의 하단 디스크(12) 영역의 섹션(18a)에서 일체형 연속을 이루는 공통 연속 구성 요소를 형성한다. 지지 그리드(18)의 상기 섹션(18a)은 디스크 형상 구성을 가지며, 하단 디스크(12)에 대한 고정 연결이 존재하도록 하단 디스크(12)의 재료에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 있다. 디스크 형상 섹션(18a)은 적어도 부분적으로 유동 밀봉되도 구성되고, 입자 여과재 본체(3)를 우회하여 내부에 위치한 유동 챔버(11)로부터 유해 가스 여과재 본체(4)로 원시(미처리) 유체의 공기 누출 흐름을 방지한다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 실시예는 실질적으로 도 2a 내지 도 2c에 따른 실시예에 대응한다. 그러나 도 3a 내지 도 3c에서는, 외부 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)는 - 종축을 포함하는 도시된 단면 평면에 대해 - 단부 디스크(15)에 대해 반경방향 내향으로 변위된 입자 여과재 본체(3)의 상단 디스크(13)와 유사하게 실질적으로 직사각형 단면 형상을 갖는다. 따라서 외부 유해 가스 여과재 본체(4)의 상단 디스크(15)는 숄더를 포함하지 않는다. 연결 요소(16)의 섹션(16a)은 단부 디스크들(13 및 15) 사이에 위치되고, 단부 디스크(13)의 반경방향 외측뿐만 아니라 단부 디스크(15)의 반경방향 내측에도 위치한다. 또한, 이 실시예에서 내부 입자 여과재 본체(3)뿐만 아니라 외부 유해 가스 여과재 본체(4)도 지지 그리드(18)를 포함한다. 유해 가스 여과재 본체(4)의 반경방향 외측에 위치된 지지 그리드(18)는 밀봉 캐리어(17)를 포함한다. 대안으로서, 밀봉 캐리어(17)는 또한 축방향으로 연장되는 연결 요소(16)의 반경방향 외측으로 위치된 섹션(16b)에 의해 형성될 수도 있다.
외부 유해 가스 여과재 본체(4)의 하단 디스크(14)는 제1 실시예와 마찬가지로 대략 평면형 구성을 갖는다. 그러나, 하단 디스크(14)는 도 2a의 하단 디스크(14)에 따라 구현될 수도 있다.
Claims (12)
- 기체 유체의 입자 여과를 위한 중공형 본체로 구성된 입자 여과재 본체(3)와, 입자 여과재 본체(3)에 동심원으로 배열되고 유해 가스(예를 들어 이산화황, 질소산화물 또는 암모니아) 여과를 위한 중공형 본체로서 구성된 별도의 유해 가스 여과재 본체(4)를 갖는, 기체 유체의 여과를 위한 원형 필터 엘리먼트로서, 2개의 여과재 본체(3, 4)는 안쪽으로 위치된 유동 챔버(11)를 둘러싸고, 각각의 여과재 본체(3, 4)는 대향 배치된 단부면들에서 각각의 단부 디스크(12, 13, 14, 15)를 포함하는, 원형 필터 엘리먼트에 있어서,
별도로 구현된 유동 밀봉 연결 요소(16)가 여과재 본체(3)의 일 단부 디스크(13)에 연결되며 이웃하는 여과재 본체(4)의 단부 디스크(15)와 맞물리며 이웃하는 여과재 본체(4)의 단부 디스크(15)에 유동 밀봉 연결을 생성하는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제1항에 있어서,
연결 요소(16)의 섹션(16a)은 2개의 여과재 본체들(3, 4) 사이의 중간 공간으로 돌출하고 이웃하는 여과재 본체(4)의 단부 디스크(15)와 측방향으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
연결 요소(16)의 섹션(16b)은 홀딩 여과재 본체(3)로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측면에서 이웃하는 여과재 본체(4)의 단부 디스크(15)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
연결 요소(16)의 섹션(16b)은 하우징 부품(6)에서의 지지를 위한 밀봉 요소(19)의 캐리어인 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
연결 요소(16)는 여과재 본체(4)의 벽측에 배열된 지지 그리드(18)에 연결되는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 여과재 본체(3, 4), 바람직하게는 두 여과재 본체(3, 4)가 필터 벨로우즈로서 구성되는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
매체층, 특히 부직포층이 여과재 본체(3, 4)의 벽측에 배열되는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제7항에 있어서,
매체층은 두 개의 여과재 본체들(3, 4) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
매체층은 여과재 본체(4)의 외측에 배열되는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 여과재 본체들(3, 4) 중 적어도 하나는 축방향으로 서로 결합되는 적어도 2개의 부분 본체들로 구성되는 것을 특징으로 하는 원형 필터 엘리먼트.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 원형 필터 엘리먼트(2)와, 원형 필터 엘리먼트(2)를 수용하기 위한 필터 하우징(5)을 갖춘 필터 장치.
- 제11항에 있어서,
연료 전지 내에서 또는 연료 전지에서 사용되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
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