NO148702B - Filter. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et filter for trykkluft og andre komprimerte gasser, samt luft og væsker, med et filterelement som er sammensatt av flere lag med ulik porøsitet, med et på innløps-siden av finporelaget anordnet, mindre finporet aktivkull inneholdende lag, hvilke lag er avstøttet med en gjennomslippelig støttemantel.

Trykkluftkvaliteten er av særlig stor betydning i brygg-erier og tapperier. Vanlig luft imneholder under normale betingelser opptil 140 mill. smusspartikler pr. m 3. Til smuss-partiklene hører pollen, blomsterstøv, sopp og villgjær. Disse forurensninger holdes ikke tilbake i innsugningsfilteret i en kompressor, fordi forurensningene er for små. Deres størrelse ligger mellom 0,00001 til 0,002 mm. Hertil kommer dessuten at man må regne med 50 - 80% luftfuktighet. Under kompri-meringen blir luften dessuten anriket. Ved en komprimering til eksempelvis 4 bar reduseres utgangsvolumet til 1/5. Dvs.

at man får en konsentrasjon på 5 ganger. Dette gjelder også

for surstoffinnholdet.

Ved konstante temperaturer på eksempelvis 30°C og med

en luftfuktighet på 100%, samt ved den nevnte flerdobbelte sur-stoff konsentrasjon , vil man i trykkluftledningene og beholderne få ideelle vekstvilkår for mikroorganismer. Særlig for brygg-erier og tapperier medfører dette en stor fare for infeksjoner, henholdsvis smakspåvirkninger.

Ved såkalt arbeidsluft hvor det ikke stilles spesielle krav til luftens sterilitet, anvendes ofte oljesmurte kompressorer. Trykkluften blir da ekstra forurenset av smøreoljen. Smøreolje oksyderer under påvirkningen av den sterkt økede sur-stoff andel og komprimeringstemperaturen, som kan gå opp til 200°C og mer i kompressoren. Smøreoljen blir da sterkt agressiv. Denne forurensning og også de andre forurensninger av trykkluften bidrar vesentlig til slitasjen i trykkluftanleggene.

Ved finforstøvning danner forurensningene aerosoler.

Dvs. at de blir svevende i trykkluften og etter hvert sprer seg

i hele trykkluftnettet. Slik spredning kan man bare i liten grad motvirke ved hjelp av vanlige utskillingsmetoder, såsom sentrifugering eller utskilling med sintermetall- eller keramikk-utskillere.

Avgjørende kriterier for kvaliteten av et filter er dets virksomme levetid og filtreringsvirkning. Hensikten med oppfinnelsen er å øke den virksomme levetid og filtervirkningen til et filter.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved et filter av den inn-ledningsvis nevnte type dersom dette utføres slik at et med finmalt aktivkull fylt mikrofiberflor anordnes mellom to lag mindre finporet filtermateriale og to konsentriske, innenfra og utover gjennomstrømmede støttemantler, idet det grovkornede aktivkull befinner seg i lommekamre av vevnad anordnet på innløpssiden innenfor den indre støttemantel. Filterlagene med ulik porøsitet vil gi filterelementet vesentlig lengre levetid, med øket, konstant filtreringseffekt, sammenligmet med andre filtre. Dette skyldes at ulike store partikler trenger ulikt dypt inn i filteret. Store partikler vil ikke trenge inn i finfilterområdet, men holdes tilbake før de kommer så langt, mens mindre partikler vil trenge helt inn i det innerste av filtermediet. Derved får man en meget gunstig kornstørrelsesfordeling inne i filtermediet og man oppnår en utmerket trykkluftkvalitet, når filteret eksempelvis benyttes som trykkluftfilter. Aktivkullet adsorberer forurensningene i det forbistrømmende medium. Med slik adsorb-

sjon skal her forståes opptaket og fortetningen av gasser eller oppløste stoffer på overflaten til aktivkullet. Adsorbat-mengden stiger med gasstrykket, slik at et ifølge oppfinnelsen med aktivkull forsynt filter i et trykkluftanlegg vil ha en særlig høy adsorbsjonsevne.

For filteret egner oppmalt aktivkull med ulike korn-størrelser seg godt. Det skjer da en særlig fordeling av korn-størrelsene, slik at det medium som skal filtreres i filteret først treffer på grovkornet aktivkull og deretter treffer fin-kornet aktivkull. Det grovkornede aktivkull er anordnet i grov-filter området, og det finkornede aktivkull er anordnet i finfilterområdet. For grovområdet egner seg kornstørrelser mellom 1 og 4 mm og for finområdet segner seg kornstørrelser under 0,lmm. Jo mindre kornstørrelsene er, desto større er aktivkullets adsorbsjonsevne.

En sandwich-konstruksjon med mellom to konsentriske støtteflor innelukkede mikrofiberflor muliggjør på en fordelaktig måte anvendelsen av finmalt og bindemiddelfritt aktivkull. Aktivkullet kan uten bindemiddel på en fordelaktig måte utfolde sin maksimale adsorbsjonsevne i det nye filter. Det i strømningsretningen etterordnede støttefiberflor virker fordelaktig som etterfilter. Det utfUtrerer også de fineste, av mediet som skal filtreres medrevne kullpartikler. Mikrofiberfloret vil skille ut partikler helt ned til 0,01 /um. Også de ved oljefrie kompressorer i trykkluften forhåndenværende u-mettede kullvannstoffer samt forstyrrende lukt adsorberes. Det utgående, filtrerte medium er praktisk talt rent og sterilt.

Man oppnår en trykkluftkvalitet som er bedre enn pusteluften etter DIN 3188. Trykkluften er helt lukt- og smaksnøytral.

Det grovkornede aktivkull som i mediets strømningsretning er anordnet foran det finkornede aktivkull, kan være anordnet i lommer, mellom hvilke det forfinnes respektive spalter som er lukket i enden i strømningsretningen til mediet som skal filtreres. Spalten mellom hosliggende lommer øker filterflaten, dvs. den flate som mediet strømmer mot. Jo større antall lommer desto større vil filterflaten være. Lommene kan være anordnet slik at spaltene forløper i aksialretningen og/eller i omkrets-retningen.

Den lukkede spalteende tvinger mediet til å strømme gjennom lommene. I lommene oppstår det en særlig sterk virvling av mediet, med særlig lang kontakttid mellom mediet og aktivkullet. Samtidig er strømningsmotstanden mindre enn ved kjente filtere med de bundene kullpartikler.

Lommene muliggjør anvendelsen av bindemiddelfritt aktivkull og de gir aktivkullet den nødvendige fastholdning i filteret, uten å påvirke adsorbsjonseven. Aktivkullpartiklene kan være så løst anordnet i lommene at man får en optimal fordeling av mediet i lommene, med allsidig omstrømming av kullpartiklene. Den løse anordning oppnås eksempelvis ved en løs ifylling.

Lommene består av vevnad med kunststoff-fibre som lett kan sveises. Sveisesømmene ligger fortrinnsvis i enden- av hver spalt, henholdsvis i kantområdene til filteret. På denne måten påvirkes ikke vevnadens gjennomslipplighet av sveisesømmene og den ved egnet valg og legging av fiberne med sveisingen forbun-dene lukking av de forhåndenværende åpne porer mellom fiberne utnyttes for lukking av spalteendene mellom lommené" og for til-veiebringelse av tette kant strimler i filterelementet. De tette kantstrimler letter tettingen av filterelementet ved dets berøringssteder med filterhuset.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene som viser ulike utførelseseksempler.

På tegningene viser

fig. 1 et perspektivriss av et nytt filter oppbygget

som en patron, og delvis gjennomskåret,

fig. 2 viser et skjematisk tverrsnitt gjennom filteret,

fig. 3 viser et ytterligere filter ifølge oppfinnelsen,

i skjematisk tverrsnitt,

fig.4 og 5 viser detaljer av filteret i fig. 3,

og

fig. 6 viser en anvendelse av filteret i fig. 1-5.

Patronfilteret har et øvre lokk 1 og et nedre lokk 2 og mellom disse er det en hulsylinder. Samtlige metalldeler er av rustfritt stål eller aluminium og tetningene er av et temperatur-bestandig tetningsmateriale. Det øvre lokk 1 er forsynt med en sentral gjennomgående åpning med yttergjenger 3. Yttergjengene tjener til innskruing av patronen i en tilløpsledning 15 i et hus 16. En mellom det øvre lokk 1 og yttergjengene 3 anordnet, omløpende tetningsring 4 sørger for at husområdet 17, hvor mediet som skal filtreres tilføres, og som ender i det indre av patronen, adskilles på en tett måte fra husets hulrom 18 som omgir patronen og fører det filtrerte medium.

I fig. 2 symboliserer pilen a tilføringen av mediet som skal filtreres. Dette medium går i renset tilstand ut på utsiden, antydet med pilespissene e.

Adskillelsen mellom husområdet 17 og husets hulrom 18 tilveiebringes også ved den spesielle tilbukkingen av det nedre lokk 2. Tilbukkingene befinner seg ved ytteromkretsen og i sentralområdet og lokket er utformet slik at filterelementets hulsylinder blir stående i en omløpende renne. En lignende om-løpende renne har man også i lokket 1. Det øvre lokk 1 og det nedre lokk 2 er tett forbundet med hulsylinderen ved hjelp av

klebemiddel 6.

Hulsylinderen består i fig. 1 og 2 av konsentriske mat-erialringer. Den innerste materialring er en edelstål-støtte-mantel7 i form av en trådfletning eller i form av en plate med utstansede hull. En slik plate kan eksempelvis tilveiebringes ved utstansing av tett hosliggende og i det vesentlige i støtte-mantelens omkretsretning forløpende slisser eller hull, med etter-følgende strekking av platen (strekkmetall).

Den indre edelstål-støttemantel 1 er på utsiden omgitt av et støttefiberflor 9a. Etter dette følger et mikrofiberflor 8 som så igjen er omgitt av et støttefiberflor 9b. Deretter følger en på samme måte som den indre edelstål-støttemantel fremstilt ytre edelstål-støttemantel 7. Støttefiberflorene 9a og 9b befinner seg altså mellom edelstål-støttemantlene 7, mens mikrofiberfloret 8 befinner seg mellom støttefiberflorene 9a og 9b. Støttefiberflorene 9a og 9b består av hydrofobe nylonfibre og

er bindemiddelfrie, men er ikke så finporede som mikrofiberfloret 8.

Mikrofiberfloret er sammensatt av hydrofobe, uten bindemiddel opplagte glassfibre. Ved oppleggingen eller etterpå bringes finmalt aktivkull inn mellom glassfiberne. I denne sammensetningen har mikrofiberfloret 8 i ubenyttet tilstand et hulvolum på 80%.

Støttefiberflorene 9a og 9b har ulike oppgaver. De tjener som forfilter for mikrofiberfloret 8 og tjener sammen med støttemantlene 7 som sikker avstøttelse for mikrofiberfloret 8 i begge strømningsretninger for mediet. Den med edelstål-støttemantlene 7, støttefiberflorene 9a og 9b og mikrofiberfloret 8 oppbyggede sandwich-konstruksjon er altså i stand til å tåle betydelige trykk. Dessuten muliggjør anordningen av støttefiberflorene 9a og 9b og edelstål-mantlene 7 på begge sider av mikrofiberfloret 8 en virkningsfull strømningsrev-ersering, eksempelvis for rensing av filterelementet.

Anvendes filteret for utskilling av olje fra trykkluft vil en ytterligere skumstoffmantel,10 rundt den yttere edelstål-mantel 7, gi en ytterligere sikkerhet for at aerosoler utfUt-reres.

Ved filtrering av trykkluft strømmer den forurensede trykkluft først gjennom det indre støttefiberflor 9a. Der vil

mikroorganismer og andre partikler ned til en størrelse på

0,005 til 0,001 mm holdes tilbake. De finere partikler, ned

til 0,00001 mm vil oppfanges i mikrofiberfloret 8.

I fig. 3 til 5 er hulsylinderen innvendig mellom lokkene 1 og 2 forsynt med et ekstra filtersjikt hvortil segmentlignende lommer 19 av nylonvevnad hører.

Lommene 19 består eksempelvis av to på hverandre lagte vevnadsbaner. Den nedre vevnadsbane ligger glatt, mens den øvre vevnadsbane er lagt i buktninger og er sammensveiset med den nedre vevnadsbane i bølgedalene. Sammensveisingen skjer ved hjelp av sveisebjelker som strekker seg over hele banebredden. Sveisesømmene 20 strekker seg i lengderetningen til de bølgene som danner lommene 19, og på tvers av vevnadsbanenes lengde-retning. Til slutt blir øvre og nedre vednadsbane sammensveiset langs en kant. I den andre åpne enden av lommene 19, ved mot-liggende kant av vevnadsbanene, kan så grovmalt eller grovstøtt aktivkull fylles i. Etter fyllingen av lommene 19 blir de åpne lommeender lukket ved hjelp av en sveisesøm 22 på samme måte som de andre lommeendene, som er lukket ved hjelp av sveisesømmen 21. Den for sammensveisingen nødvendige sammentrykking av vevnadsbanene medfører at lommeendene avskrås.

I stedet for den i bølger lagte øvre vevnadsbane, kan det også benyttes en vevnadsbane med på forhånd fremstilte lommer, og det kan også benyttes prefabrikerte enkeltlommer som i åpen tilstand fylles med grovkornet aktivkull og deretter samm-ensveises med en pålagt vevnadsbane.

Samtlige for lommene 19 anvendte vevnadsbaner er binde-middelf ri og kan bestå utelukkende av ved spesiell sjiktlegging i innbyrdes inngrep bragte fibere.

De ferdige lommer 19 rulles sammen ved monteringen og stikkes inn i den indre edelstål-støttemantel 7 i hulsylinderen. Lommene 19 ligger da med sin i fig. 4 nedre vevnadsbane mot den indre edelstål-støttemantel 7 og flukter i aksialretning med edelstål-støttemantelen 7. Dvs. at de ved hjelp av sveisesømmene 21 og 22 dannede lommekanter, løper sammen med kantene til den indre edelstål-støttemantel, slik at lokkene 1 og 2 kan gripe om hulsylinderen og de ved hjelp av sveisesømmene 21 og 22 dannede lommekanter. I montert tilstand dannes det mellom hosliggende lommer 19 en langs tilhørende sveisesøm 20 og i hul-sylinderens aksialretning forløpende spalt som øker strømnings-flaten for mediet.

Det grovkornede aktivkull i lommene 19 representerer

et første adsorbsjonstrinn for det innkommende medium som skal filtreres. Det andre adsorbsjonstrinn dannes av mikrofiberfloret 8 med det finmalte aktivkull.

I fig. 6 er filteret ifølge fig 1 og 2 henholdsvis 3-5 anvendt i en filterkombinasjon med et på samme måte som filteret i fig. 1 og 2, men uten aktivkulltilsetning oppbygget filterelement 23. Filterelementet 23 danner et første filtertrinn, hvor olje, og vann og smuss utskilles. Den med komprimert luft anfallende vannmengde er ganske betydelig. Etter en trykkluft-kompresjon og en trykklufttemperatur på eksempelvis 50°C bak etterkjøleren og en i trykkluftnettet gjennomført avkjøling til 10°C, vil man få en vannutskilling på 72g pr. m"^ luft.

Ved en kompressoreffekt på 300 m^ pr. time og et trykk på 4 bar bringes således 4,3 1 vann pr. time inn i trykkluftnettet.

Det ved hjelp av filterelementet 23 utskilte vann og olje unnviker gjennom en nedentil i filterhuset 16 anordnet, automatisk kondensatpotte 24.

Etter filteret med filterelementet 23 følger et filter med aktivkull ifølge fig. 1 og 2 henholdsvis ifølge fig. 3 -5. Dette etterkoplede aktivkullfilter adsorberer samtlige oljedamper og all lukt. Den trykkluft som deretter kommer ut av filter-kombinas jonen er helt steril og fri for korrosive bestanddeler.

Claims (11)

1. Filter for trykkluft og andre komprimerte gasser,, samt luft og væsker, med et filterelement som er sammensatt av flere lag med ulik porøsitet, med et på innløpssiden av finporelaget anordnet, mindre finporet aktivkull inneholdende lag, hvilke lag er avstøttet med en gjennomslippelig støtte-mantel, karakterisert ved at et med finmalt aktivkull fylt mikrofiberflor (8) er anordnet mellom to lag mindre finporet filtermateriale (9a, 9b) og to konsentriske, innenfra og utover gjennomstrømmede støttemantler (7), og ved at det grovkornede aktivkull befinner seg i lomme-kammere (19) av vevnad anordnet på innløpssiden innenfor den indre støttemantel.

2. Filter ifølge krav 1,karakterisert ved en løs ifylling av det grovkornede aktivkull.

3. Filter ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det inneholder bindemiddelfritt aktivkull.

4. Filter ifølge et eller flere av kravene 1-3, karakterisert ved flere lommer (19) hvorimellom det befinner seg respektive spalter som i strømningsretningen til mediet som skal filtreres er lukket i den ene enden med en søm (20) .

5. Filter ifølge krav 4,karakterisert ved at lommene (19) forløper i filterets aksialretning og/eller radialretning.

6. Filter ifølge et eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at vevnaden er bindemiddelfri.

7. Filter ifølge krav 6,karakterisert ved at vevnaden i lommene (19) består av kunststoff-fibre.

8. Filter ifølge krav 7,karakterisert ved det mellom lommene (19) forefinnes sammensveisede kunststoff-fibre.

9. Filter ifølge et eller flere av kravene 1-8, karakterisert ved at lommene (19) i aksialretning er forsynt med utragende kant ved hjelp av sveisesømmer(21,22)

10. Filter ifølge et eller flere av kravene 1-9, karakterisert ved at mikrofiberfloret har et hulvolum på minst 60%.

11. Filter ifølge et eller flere av kravene 1-10, karakterisert ved at filtermediet består av hydrofobe fibre.