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Die
Erfindung betrifft eine Filteranlage zum Auffangen von in einem
Gasstrom mitgerissenem Material, wie teilchenförmigem festen Material oder einer
Flüssigkeit
in Form eines Aerosols, sowie ein röhrenförmiges Filterelement zur Anordung
innerhalb eines Gehäuses,
um ein solches Material aufzufangen.
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Das
Filtern von Gas in einem verdichteten Gassystem ist im allgemeinen
erforderlich, damit das Gas ausreichend rein für eine nachfolgende Verwendung
ist, oder um schädliche
Auswirkungen von Verunreinigungen auf Komponenten des Systems zu
minimieren. Zum Beispiel kann das Entfernen von Kompressor-Öl erforderlich
sein, um eine chemische Kontamination und eine Anreicherung an Ventilen,
was zu Fehlfunktionen der Ventile führen könnte, zu minimieren, und es
kann das Entfernen von teilchenförmigem
festen Material erforderlich sein, um einen Abrieb zu minimieren.
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Eine
bekannte Filteranordnung zur Verwendung in einem verdichteten Gassystem
wird von der Domnick Hunter Ltd. unter der eingetragenen Marke OIL-X
vertrieben. Sie umfasst ein Gehäuse
mit einem Einlaß-
und einem Auslaß-Anschluss
für den
zu filternden Gasstrom sowie ein röhrenförmiges Filterelement, welches
innerhalb des Gehäuses
angeordnet werden kann und so ausgebildet ist, daß der Gasstrom
durch seine Wand strömt,
beispielsweise allgemein vom Inneren des Filterelements nach außen zur Außenseite.
Wenn die Anordnung zum Auffangen von Flüssigkeit in dem Gasstrom (welche
in dem Strom z. B. als Aerosol mitgetragen wird) verwendet wird,
sorgt das Filterelement dafür,
daß die
Flüssigkeit
koalesziert. Koaleszierte Flüssigkeit
läuft dann von
dem Filterelement ab und sammelt sich zum Ablassen in dem Gehäuse. Für solche
Anwendungen weist das Gehäuse
einen Auslaß zum
Ablassen der gesamten gesammelten Flüssigkeit auf.
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Das
Gehäuse
einer solchen Filteranordnung umfasst einen Rumpfabschnitt, in welchem
das Filterelement angeordnet ist und in welchem ein Reservoir für alle gesammelte
Flüssigkeit
vorgesehen sein kann, sowie eine obere Endkappe mit dem Einlaß- und dem
Auslaß-Anschluss
für den
Gasstrom. Das Filterelement umfasst ein Filtermedium sowie eine erste
und eine zweite End-Halterung, durch welche das Filtermedium innerhalb
des Gehäuses
gehalten ist. Die End-Halterung an dem von der oberen Endkappe entfernten
Ende des Filterelements ist mit der Endkappe durch einen Verbindungsstab
verbunden, welcher sich durch den röhrenförmigen Hohlraum innerhalb des
Filterelementes erstreckt und mittels eines Gewindes in die Endkappe
eingreift. Die Erstreckung des Verbindungsstabes durch das Filterelement
und wenigstens teilweise durch die Endkappe kann den Strom des Gasstromes
durch die Filteranordnung stören,
was einen erhöhten
Strömungswiderstand
verursacht. Dies verrringert daher den Betriebswirkungsgrad der
Anordnung.
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Die
EP-A-278 771 offenbart eine Filteranordnung, in welcher ein Gehäuse Verstärkungsrippen
an der Oberseite und in Richtung auf den Boden aufweist. Ein Flansch
an dem Filterelement passt auf die Verstärkungsrippe an der Oberseite
des Gehäuses, und
das Filterelement liegt auf dem Boden des Gehäuses auf der Oberseite einer
Filterschale auf.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Filteranordnung bereit, bei welcher
sich ein Träger
zwischen dem Filterelement an oder in Richtung auf dessen Ende und
der Seiteninnenwand des Gehäuses
in einer Position oberhalb des von der oberen Endkappe entfernten
Ende des Gehäuses
erstreckt.
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Demgemäß stellt
die Erfindung in einem Aspekt eine Filteranordnung zum Auffangen
von in einem Gasstrom mitgerissenem Material bereit, welche ein
Gehäuse
für ein
Filterelement, das ein erstes und ein zweites Ende mit einem Einlaß und einem Auslaß an dem
ersten Ende für
das zu filternde Gas aufweist, und eine Stützfläche an seiner Innenwand in
einer Position in Richtung auf sein zweites Ende sowie ein röhrenförmiges Filterelement
umfasst, welches derart innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, daß der Gasstrom
durch dessen Wand zwischen dem Einlaß und dem Auslaß strömt, und
welches innerhalb des Gehäuses
mittels eines Trägers
angeordnet ist, der wenigstens drei Schenkel aufweist, die sich
zwischen dem Filterelement an oder in Richtung auf dessen Ende und
der Stützfläche auf
der Seiteninnenwand des Gehäuses
erstrecken, auf welcher der Träger
aufliegt, wobei die Schenkel (a) entlang der Achse des Elementes
gesehen schmal sind, so daß die
Ansammlung von koaleszierter Flüssigkeit am
Boden des Filterelementes minimiert wird, und (b) Versteifungsrippen
umfassen, um ihre Fähigkeit
zu erhöhen,
axialen Kräften
zu widerstehen, welche dazu führen
könnten,
daß sie
sich verbiegen oder zerbrechen.
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Das
Gehäuse
weist einen Einlaß-
und einen Auslaß-Anschluß für den Gasstrom
auf. Es kann eine obere Endkappe und einen Rumpfabschnitt umfassen,
wobei wenigstens einer der Anschlüsse für den Gasstrom in der oberen
Endkappe vorgesehen ist. Die Anordnung der Erfindung hat den Vorteil,
daß ein Strömen von
Gas durch die obere Endkappe des Gehäuses und den inneren Hohlraum
innerhalb des Filterelementes (beispielsweise von dem Einlaß zu dem Gehäuse, um
durch das Filtermedium in eine nach außen weisende Richtung zu strömen, wenn
die Anordnung in einem Innen-nach-außen-Modus arbeitet) nicht durch
einen Verbindungsstab eingeschränkt
ist, welcher sich zwischen der Boden-End-Halterung an dem Filterelement
in die Endkappe erstreckt. Es wurde herausgefunden, daß eine Unterstützung für das distale
Ende des Filterelementes gegen eine Kraft, welche auf dieses durch
unter Druck stehendes Gas ausgeübt
wird, das der oberen Endkappe des Gehäuses zugeführt wird, zufriedenstellend
durch einen Träger
bereitgestellt werden kann, welcher sich zur Seitenwand des Gehäuse-Rumpfabschnittes
erstreckt, wobei der Rumpfabschnitt mit der Endkappe verbunden ist.
Der Träger
kann das Filterelement innerhalb des Gehäuses gegen eine im wesentlichen entlang
der Achse des Filterelements wirkenden Kraft halten, welche aus
einer Druckdifferenz durch das Element hindurch resultiert.
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Außerdem ist
die Wirksamkeit der Dichtung zwischen dem Filterelement und der
oberen Endkappe des Gehäuses
nicht abhängig
davon, daß ein Monteur
des Filterelementes einen Verbindungsstab einwandfrei in die obere
Endkappe des Gehäuses einbaut.
Durch eine genaue Kontrolle der Abmessungen des Filterelementes
und der Komponenten des Gehäuses
kann die Dichtung derart angeordnet sein, daß sie zuverlässig gebildet
wird, wenn der Rumpfabschnitt und die obere Endkappe des Gehäuses (mit
dem darin angeordneten Filterelement) miteinander verbunden werden.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es daher, daß der
Betriebswirkungsgrad einer Filteranordnung und die Sicher heit der
Dichtungen in der Anordnung verglichen mit einer Anordnung, welche
einen Verbindungsstab verwendet, verbessert sind.
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Im
allgemeinen verläuft
der Strom des Gasstromes in Richtung auf die Anordnung oder von
dieser weg im wesentlichen horizontal. Das röhrenförmige Filterelement ist im
wesentlichen vertikal angeordnet, so daß die Endkappe des Gehäuses an
der Oberseite des Gehäuses
angeordnet ist, wobei der Rumpfabschnitt unterhalb von diesem herabhängt. Der
Träger
für das
Filterelement ist dann an dem unteren Ende des Elementes angeordnet.
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Das
Filterelement umfasst gewöhnlich
ein Filtermedium sowie eine erste und eine zweite End-Halterung.
Der Träger
kann günstig
an einer der End-Halterungen vorgesehen sein. Insbesondere kann
es vorgezogen werden, daß der
Träger
und die End-Halterung als einstückige
Komponente bereitgestellt werden, möglicherweise als Ergebnis davon, daß sie gemeinsam
gebildet werden, beispielsweise als einstückiges Formteil, oder als Folge
einer beispielsweise mechanischen gegenseitigen Verbindung, oder
durch eine unlösbare
Verbindung (mit oder ohne Klebstoff). Wenn der Träger an einer
der End-Halterungen vorgesehen ist, wird sie die untere End-Halterung
sein.
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Vorzugsweise
erstreckt sich der Träger
von seiner End-Halterung
in Richtung auf die Seitenwand des Gehäuses im wesentlichen quer bezogen
auf die longitudinale Achse des Filterelements. Zum Beispiel kann
der Winkel zwischen dem Träger
und der Achse wenigstens etwa 45°,
bevorzugt wenigstens etwa 60°,
bevorzugter wenigstens etwa 75° und
möglicherweise
90° oder
mehr für
manche Anwendungen betragen, wenn der Träger näherungsweise senkrecht zu der
Achse steht. Wenn der Winkel zwischen dem Träger und der Achse weniger als
90° beträgt, wird
es im allgemeinen bevorzugt, daß der
Träger
in einer Richtung weg von der oberen Endkappe des Gehäuses geneigt
ist. Dies hat den Vorteil, die Fähigkeit
des Trägers
zu erhöhen,
einer Kraft zu widerstehen, welche durch unter Druck stehendes Gas
ausgeübt
wird, das der Endkappe des Gehäuses
zugeführt
wird.
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Vorzugsweise
weist die Stützfläche axial
in das Gehäuse
in Richtung auf dasjenige Ende des Gehäuses, von dem aus das Filterelement
in das Gehäuse
eingesetzt wird. Die Stützfläche kann
in Form einer Schulter oder Verstärkungsrippe bereitgestellt sein,
auf welcher der Filterelement-Träger
aufliegen kann. Die Stützfläche kann
durchgehend um den Umfang des Gehäuses verlaufen. Sie kann lediglich an
vorgegebenen Stellen bereitgestellt sein, welche dafür geeignet
sind, den Träger
zu stützen.
Eine unterbrochene Stützfläche kann
die Drehung des Filterelementes relativ zu dem Gehäuse einschränken. Eine
genaue Positionierung der Stützfläche kann
sicherstellen, daß die
Dichtung zwischen dem Filterelement und der oberen Endkappe des
Gehäuses
zuverlässig
gebildet ist, wenn der Rumpfabschnitt und die obere Endkappe des
Gehäuses
miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise
umfasst der Träger
wenigstens drei Schenkel, welche sich zwischen dem Filtermedium
und der Seitenwand des Gehäuses
erstrecken. Als Ergebnis wird das Filterelement fest innerhalb des
Gehäuses
getragen, sowohl entlang als auch quer zu seiner Achse. Die Schenkel
sind entlang der Achse des Filterelementes gesehen vorzugsweise
schmal, insbesondere, wenn das Filterelement dafür vorgesehen ist, in einem
Innen-nach-außen-Modus
zu arbeiten, um die Ansammlung jeglicher koaleszierter Flüssigkeit
am Boden des Filterelementes zu minimieren. Die Schenkel können Versteifungsrippen
aufweisen, um ihre Fähigkeit
zu erhöhen,
axialen Kräften
zu widerstehen, welche dazu neigen könnten, sie zum Verbiegen oder zum
Zerbrechen zu bringen. Die Länge
und Breite der Schenkel kann derart sein, daß die Schenkel entlang der
Achse des Filters betrachtet länglich
erscheinen, wenn sie quer zur Achse länger bemessen sind als sie
in der Breite tangential zur Achse bemessen sind. Stattdessen können sie
die Form von kurzen Anhängseln
oder Mitnehmern haben, wenn sie quer zur Achse kürzer bemessen sind als sie
in der Breite tangential zur Achse bemessen sind.
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Es
kann bevorzugt werden, daß das
Gehäuse
einen Rumpfabschnitt und eine Boden-Endkappe umfasst. Die Stützfläche, auf
welcher der Träger
aufliegt, kann an der Endkappe vorgesehen sein. Vorzugsweise sind
der Rumpfabschnitt und die Endkappe an der Grenzfläche zwischen
ihnen offen, so daß die
Boden-Endkappe das Gehäuse
an seinem unteren Ende verschließt. Vorzugsweise ist die Stützfläche, auf
welcher der Träger
aufliegt, in etwa auf Höhe der
Grenzfläche
zwischen dem Rumpfabschnitt und der Boden-Endkappe vorgesehen. Zum
Beispiel kann die Stützfläche in der
Boden-Endkappe in
etwa auf Höhe
der Grenzfläche
zu dem Rumpfabschnitt vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer
Schulter oder Verstärkungsrippe,
welche durch eine Endfläche
oder an einer nach innen vorstehenden Rippe oder einer Ausnehmung
bereitgestellt ist.
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Im
allgemeinen verjüngt
sich der Querschnitt desjenigen Abschnittes des Gehäuses, in
welchem das Filterelement untergebracht ist, relativ wenig und kann
auch einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen. Filterelemente,
wie sie in der Anordnung der Erfindung verwendet werden können, weisen
im allgemeinen eher eine beträchtliche Quer-Abmessung
an ihrer Unterseite auf anstatt zu einer Spitze verjüngt zu sein
und können
einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen. Üblicherweise
verwendete Filterelemente sind zylindrisch. Der Rumpfabschnitt des
Gehäuses
in der Anordnung der Erfindung ist in dem Sinne offen, daß er sich
nicht merklich zwischen dem Ende des Filterelements und seinem eigenen
Ende (wenn sich dieses jenseits des Endes des Filterelementes erstreckt) verjüngt, so
daß sich
insbesondere koaleszierte Flüssigkeit,
die von dem Filterelement abläuft,
nicht in dem Rumpfabschnitt sammelt, bevor sie in die Boden-Endkappe
abgelaufen ist. Vorzugsweise weist der Rumpfabschnitt einen im wesentlichen
konstanten Querschnitt über
seine Länge
auf und umfasst das Gehäuse
eine obere Endkappe, welche das Gehäuse an seinem oberen Ende verschließt. Der
konstante Querschnitt des Rumpfabschnittes ist derart, daß sein Querschnitt
an allen zwei voneinander beabstandeten Punkten, welche auf parallelen
Ebenen betrachtet werden, ähnliche
und gleiche Abmessungen aufweist, abgesehen von Merkmalen, durch
welche der Querschnitt spezifisch verändert ist, beispielsweise um
Befestigungspunkte für
andere Komponenten der Anordnung oder Dichtungen zu anderen Komponenten
bereitzustellen. Der konstante Querschnitt ist dergestalt, daß er durch
ein Extrusionsverfahren gebildet werden kann. Es ist ein Vorteil der
vorliegenden Erfindung, daß der
Rumpfabschnitt des Gehäuses
durch Extrusion gebildet werden kann, was es ermöglicht, daß der Rumpfabschnitt effektiv
kontinuierlich gebildet werden kann. Die Größe eines Gehäuses kann
dann an die Anforderungen einer bestimmten Verwendung angepasst
ausgewählt werden,
indem der Rumpfabschnitt bei einer geeigneten Länge abgeschnitten wird. Übliche Endkappen können für Gehäuse mit
einer Spanne von Fassungsvermögen
verwendet werden. Details eines Gehäuses mit einem Rumpfabschnitt,
welcher einen konstanten Querschnitt und abtrennbare Endkappen aufweist,
sind in der WO-A-99/30803 (welche die Priorität der UK-Patentanmeldungen
9726419.6 und 9815963.5 beansprucht und welche das gleiche Anmelde-,
Prioritäts-
und Veröffentlichungsdatum
wie die vorliegende Anmeldung aufweist) offenbart.
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Außerdem kann
der Rumpfabschnitt mit Ausbildungen wie Rippen oder Nuten in seiner
sich entlang seiner Länge
erstreckenden Wand gebildet sein. Die Ausbildung kann mit einer
querliegenden Unterbrechung (wie einer Nut, wenn die Ausbildung eine
Rippe ist) an einer sich longitudinal erstreckenden Kante davon
vorgesehen sein, durch welche die Endkappe in den Rumpfabschnitt
eingreifen kann. Details eines Gehäuses, dessen Rumpf einen konstanten
Querschnitt hat, mit einer sich longitudinal erstreckenden inneren
Ausbildung und einer damit zusammenarbeitenden Querausbildung sind
in der WO-A-99/30802 (welche die Priorität der UK-Patentanmeldungen
9726419.6 und 9815957.7 beansprucht und welche das gleiche Anmelde-,
Prioritäts- und
Veröffentlichungsdatum
wie die vorliegende Anmeldung aufweist) offenbart.
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Wenn
die Filteranordnung zur Benutzung bei Anwendungen gedacht ist, bei
welchen flüssige
Verunreinigungen gesammelt werden sollen, umfasst das Gehäuse vorzugsweise
einen Auslaß an
seinem zweiten Ende für
in dem Gasstrom mitgerissene Flüssigkeit,
welche in dem Filterelement koalesziert. Wenn das Gehäuse eine
abtrennbare Boden-Endkappe umfasst, kann es ein Reservoir bereitstellen,
in welches koaleszierte Flüssigkeit
von dem Filterelement abfließen
kann und welches einen mit einem Ventil versehenen Auslaß zum Ablassen
von gesammelter Flüssigkeit
aus dem Gehäuse
aufweist. Das Reservoir innerhalb des Gehäuses kann eine "Ruhezone" bereitstellen, in
welcher Flüssigkeit
ohne übermäßige Turbulenz
gesammelt werden kann, so daß ein
Wiedermitreißen
der Flüssigkeit
minimiert ist. Ein mit einem Ventil versehener Auslaß für koaleszierte Flüssigkeit
kann in der Boden-Endkappe
vorgesehen sein. Das Reservoir kann aus durchsichtigem Material
gebildet sein.
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Das
Filtermedium wird gemäß den Anforderungen
an die Anordnung beim Betrieb ausgewählt, zum Beispiel hinsichtlich
der Art und der Menge der Verunreinigung (zum Beispiel daraufhin,
ob sie eine flüssige
Verunreinigung oder eine feste Verunreinigung oder beides umfasst)
in dem Gasstrom, des Grades der Filtration, die für das Medium
erforderlich ist, und des Druckes, welchem die Anordnung beim Betrieb
ausgesetzt ist. Wenn die zu sammelnde Verunreinigung eine Flüssigkeit
umfasst (welche im wesentlichen als Aerosol beispielsweise eines
Kompressor-Öls vorliegt),
sollte das Filtermedium vorzugsweise dazu geeignet sein, Flüssigkeitstropfen zur
Koaleszenz zu bringen. Für
eine Anwendung in einem Koaleszenz-Filterelement geeignete Materialien
sind bekannt und umfassen solche, welche von der Domnick Hunter
Limited unter der eingetragenen Marke OIL-X vertrieben werden. Geeignete
Materialien umfassen Borosilicate und andere Glasfasern, aktivierte
Kohlenstoff-Materialien, aktivierte Siliciumdioxid-Materialien und
dergleichen.
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Vorzugsweise
umfasst das Gehäuse
eine obere Endkappe und einen Rumpfabschnitt, welche voneinander
getrennt werden können,
um einen Zugang zu dem Inneren des Gehäuses zu ermöglichen, wobei der Träger zur
Positionierung des Filterelements an dem von der oberen Endkappe
entfernten Ende des Filterelementes vorgesehen ist. Wenn die obere
Endkappe und der Rumpfabschnitt voneinander getrennt sind, kann
ein Filterelement innerhalb des Gehäuses überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht
werden.
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Es
wird bevorzugt, daß die
Anordnung einen Strömungskanal
umfasst, welcher in die obere Endkappe eingepasst werden kann, wobei
ein Ende mit einem Anschluß in
der Endkappe hermetisch verbunden ist, um den Gasstrom zwischen
einem Anschluß in
der oberen Endkappe und dem Filterelement zu leiten, insbesondere
dem röhrenförmigen Hohlraum innerhalb
des Filterelementes, welcher durch das Filtermedium begrenzt ist.
Die Verbindung zwischen dem Strömungskanal
und der oberen Endkappe kann vorübergehend
sein, wenn die Trennung der Endkappe und des Strömungskanales erforderlich ist,
oder sie kann im wesentlichen dauerhaft sein. Die Verwendung eines
Strömungskanales,
welcher in die obere Endkappe eingepasst ist, hat den Vorteil, daß der Strömungskanal
mit einer Konfiguration gebildet sein kann, welche nicht dahingehend
eingeschränkt ist,
daß sie
als integrierter Teil der Endkappe ausgebildet sein muß. Zum Beispiel
kann der Strömungsweg
zwischen den Öffnungen
derart ausgebildet sein, daß er
einen durchgängigen
glatten Strömungsweg
für den
Gastrom darstellt, der an ihm entlang zwischen der ersten und der
zweiten Kanalöffnung strömt, wenn
die Achsen der Öffnungen
an den entgegengesetzten Enden des Kanales nicht miteinander fluchten.
Der glatte Strömungsweg
kann so gebaut sein, daß eine
Einschränkung
des Stromes des Gasstromes verringert wird, verglichen beispielsweise
mit einem Strömungskanal,
welcher einen unterbrochenen Strömungsweg
darstellt, welcher scharfeckig ist oder Stufen oder andere Behinderungen
aufweist. Der Strömungskanal
kann bei seiner Herstellung mit zusätzlichen Merkmalen versehen
werden. Zum Beispiel kann ein Anschluß zur Verbindung mit Mitteln
zur Anzeige des Druckes innerhalb des Kanales in ihm ausgebildet
sein. Ein Mitnehmer kann an dem Strömungskanal ausgebildet sein,
welcher in einer Ausnehmung in dem Gehäuse aufgenommen werden kann,
wenn der Strömungskanal
einwandfrei innerhalb der Endkappe des Gehäuses angeordnet ist. Dies kann
eine Anzeige bereitstellen, daß der Strömungskanal
einwandfrei angeordnet ist, zum Beispiel durch eine Sichtprüfung oder
als Ergebnis davon, daß der
Mitnehmer elastisch verformbar und in der Ausnehmung durch einen
Schnappverschluß aufgenommen
ist. Der Strömungskanal
kann in seiner geeigneten Position innerhalb der Endkappe mittels
ineinandergreifender Rippen an dem Strömungskanal bzw. der Endkappe
angeordnet werden. Details einer Filteranlage mit einem abtrennbaren
Strömungskanal,
welcher gegen einen Anschluß in
einem Gehäuse
durch im wesentlichen transversales Verschieben relativ zu der Richtung
des Gasstromes durch den Anschluß angeordnet ist, sind in der WO-A-99/30798
(welche die Priorität
der UK-Patentanmeldungen
9726415.4 und 9815961.9 beansprucht und welche das gleiche Anmelde-,
Prioritäts- und
Veröffentlichungsdatum
wie die vorliegende Anmeldung aufweist) offenbart. Details einer
Filteranordnung, in welcher ein Strömungskanal in einer Endkappe
eines Gehäuses
angeordnet ist, welche ebenfalls einen Rumpfabschnitt zur Aufnahme
des Filterelementes umfasst, sind in der WO-A-99/30799 (welche die
Priorität
der UK-Patentanmeldungen 9726415.4 und 9815959.3 beansprucht und
welche das gleiche Anmelde-, Prioritäts- und Publikationsdatum wie
die vorliegende Anmeldung aufweist) offenbart.
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Das
Filterelement ist größtenteils
innerhalb des Rumpfabschnittes des Gehäuses angeordnet. Gewöhnlich ist
die Verbindung zu dem Filterelement für den Gasstrom etwa in Höhe der Grenzfläche zwischen
dem Rumpfabschnitt und der oberen Endekappe des Gehäuses gebildet.
Das Filterelement kann jedoch über
das. Ende des Rumpfabschnittes hinaus überstehen, oder der Rumpfabschnitt
kann sich über
das Ende des Filterelementes hinaus erstrecken.
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Der
Rumpfabschnitt des Gehäuses
und die oder jede Endkappe sollten dazu geeignet sein, miteinander
mit ausreichender Sicherheit verbunden zu sein, um inneren Drücken zu
widerstehen, denen die Anordnung beim Betrieb ausgesetzt ist. Beispiele
geeigneter Verbindungen umfassen Gewindeverbindungen oder solche
vom Bajonett-Typ. Vorzugsweise umfasst die Anordnung Mittel zur
Anzeige, wann die Endkappe und der Rumpfabschnitt mit einander ausreichend
sicher verbunden sind, um den inneren Drücken standzuhalten. Dies kann
den Vorteil haben, daß ebenfalls
angezeigt wird, daß das
Filterelement einwandfrei und dicht mit dem Kanal in der Endkappe verbunden
ist, durch welchen Gas zwischen der Endkappe und dem Innenraum des
Filterelementes strömt.
Die Anzeigemittel können
ebenfalls anzeigen, daß ein
Strömungskanal,
welcher von der oberen Endekappe des Gehäuses abtrennbar ist, in geeigneter
Weise in dessen Endkappe angeordnet ist, zum Beispiel wenn der Strömungskanal
in den Rumpfabschnitt (direkt oder indirekt) eingreift und aufgrund der
Einwirkung des Rumpfabschnittes auf den Strömungskanal der Strömungskanal
in die Endkappe des Gehäuses
gezwungen wird. Die Anzeige kann visuell sein und beispielsweise
das Erscheinen einer Markierung in dem Gehäuse oder dem Strömungskanal
umfassen. Die Anzeige kann auch auf andere Weise wahrgenommen werden,
zum Beispiel durch Fühlen
eines Eingreifens eines elastischen Elementes in eine Ausnehmung.
Beispielsweise kann entweder der Strömungskanal oder das Gehäuse einen elastisch
verformbaren Mitnehmer tragen und das jeweils andere Teil dieser
beiden kann eine Ausnehmung aufweisen, welche in ihm ausgebildet
ist, in welcher der Mitnehmer aufgenommen wird, wenn der Strömungskanal
einwandfrei innerhalb der Endkappe des Gehäuses angeordnet ist. Bei einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Mitnehmer an dem Strömungskanal
und die Ausnehmung in der Endkappe des Ge häuses vorgesehen.
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Vorzugsweise
sind eine oder beide End-Halterungen für das Filterelement aus Polymermaterial wie
Polyolefin, einem Polyamid oder einem Polyester hergestellt. Das
Polymermaterial kann verstärkt
sein, beispielsweise durch Fasern. Die Verwendung eines Polymermateriales
für die
End-Halterung hat den Vorteil, daß sie günstig durch ein Formverfahren
hergestellt werden können,
wobei der Strömungskanal oder
der Träger
für das
Filterelement der Ausbildung des Filterelementes für irgendeine
bestimmte Anwendung entsprechen.
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Es
wird häufig
bevorzugt, daß entweder
der Rumpfabschnitt oder die obere Endkappe des Gehäuses oder
besonders beide aus einem metallischen Material wie Stahl oder eine
Aluminiumlegierung hergestellt sind, insbesondere, um dem Gehäuse zu ermöglichen,
den inneren Drücken,
welchen es während
der Verwendung ausgesetzt ist, zu widerstehen. Die Endkappe wird
dann häufig
durch ein Gießverfahren
hergestellt. Polymermaterialien können für viele Anwendungen geeignet
sein, zum Beispiel wenn die Filteranordnung bei ihrer Verwendung lediglich
mäßigen Drücken ausgesetzt
ist oder eine geringe Größe hat.
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Vorzugsweise
weist die obere Endkappe wenigstens drei Anschlüsse auf, welche dazu dienen, zwischen
ihnen den Einlaß und
den Auslaß für das zu filternde
Gas bereitzustellen. Die Bereitstellung von wenigstens drei Anschlüssen kann
die Auswahl der relativen Orientierung des Einlasses und des Auslasses
ermöglichen,
indem diejenigen Anschlüsse
in der Endkappe ausgewählt
werden, welche den Einlaß bzw.
den Auslaß bereitstellen
sollen. Die Anordnung kann einen Adapterblock umfassen, welcher
Ausbildungen in sich aufweist, durch welche eine Ver bindung zu anderen
Komponenten (wie eine Verschlußkappe
zum Abdichten des Anschlusses gegen einen Gasstrom, einen Kanal
für den
Gasstrom zu oder von der Filteranordnung oder ein Verbindungsglied, durch
welches die Endkappe des Gehäuses
mit einem ähnlichen
Anschluß an
der Endkappe des Gehäuses
einer anderen Filteranordnung verbunden werden kann) hergestellt
werden kann, wobei der Block und die Endkappe geeignet sind, dichtend
miteinander verbunden zu werden, wobei der Block zu einem der Anschlüsse in der
Endkappe benachbart angeordnet ist, um ein Strömen des Gasstromes zwischen
der anderen Komponente und dem Anschluß zu gewährleisten.
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Gewöhnlich stellt
der Strömungskanal
zwischen dem inneren Hohlraum in dem Filterelement und einem Anschluß im Kopf
des Gehäuses
(unabhängig
davon, ob dieser von dem Gehäusekopf
abtrennbar ist) einen Weg bereit, damit der Gasstrom zwischen dem
Einlaß in
der Endkappe des Gehäuses und
dem röhrenförmigen Hohlraum
innerhalb des Filterelementes strömt, damit das Gas nach außen durch
das Filtermedium strömt,
welches in der Wand des Elementes vorgesehen ist, so daß das Filterelement
in einem Innen-nach-außen-Modus
arbeitet. Alternative Anordnungen werden in Betracht gezogen. Zum
Beispiel kann der Strömungskanal
einen Weg dafür
bereitstellen, daß der
Gasstrom zwischen dem röhrenförmigen Hohlraum
innerhalb des Filterelementes und dem Auslaß in der Endkappe des Gehäuses strömt, nachdem
Gas nach innen durch das Filtermedium geströmt ist, so daß das Filterelement in
einem Außen-nach-innen-Modus
arbeitet.
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Das
Filterelement umfasst einen röhrenförmigen Körper eines
Filtermediums sowie eine obere und eine untere End-Halterung, durch
welche das Filtermedium innerhalb des Gehäuses getragen wird. Der Strömungskanal
oder der Träger
oder beide können
als Teil einer der End-Halterungen des Filterelementes bereitgestellt
sein, insbesondere, wenn die End-Halterung (einschließlich des
Strömungskanals oder
des Trägers)
durch ein Formverfahren gebildet ist.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein röhrenförmiges Filterelement zur Anordnung
in einem Gehäuse
zum Auffangen von in einem Gasstrom mitgerissenem Material bereit,
indem der Gasstrom durch die Wand des Elementes geleitet wird, welche
ein Filtermedium umfasst, wobei das Element eine erste und eine
zweite End-Halterung aufweist, durch welche Verbindungen zwischen
dem Filterelement und einem Gehäuse
ausgebildet werden, in welchem es bei der Benutzung angeordnet ist,
wobei die erste End-Halterung einen Träger umfasst, welcher sich zwischen
dem Filterelement und der Seiteninnenwand des Gehäuses derart
erstreckt, daß die Bewegung
des Filterelementes innerhalb des Gehäuses in einer Richtung entlang
der Achse des Filterelementes beschränkt ist, und wobei die zweite End-Halterung einen Mitnehmer
trägt,
welcher bei der Bildung einer Verbindung zwischen dem Filterelement
und einem Gehäuse
elastisch verformt werden kann und welcher, nachdem die Verbindung
ausgebildet ist und das Filterelement in die Seiteninnenwand des
Gehäuses
wie oben erwähnt
eingreift, von einer Ausnehmung in dem Gehäuse aufgenommen werden kann,
welche es ermöglicht,
daß der
Mitnehmer wenigstens teilweise wieder seine unverformte Konfiguration
einnimmt.
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Vorzugsweise
kann das Filterelement mit dem Träger als einstückige Anordnung
aus dem Gehäuse
entfernt werden. Zum Beispiel können
der Träger
und die End-Halterung des Filterelementes dem Element als einstückige Komponente
einverleibt sein, beispielsweise indem sie als ein einziges Stück hergestellt
werden (wie durch Formgebung) oder indem sie als eine Vielzahl von
Stücken
hergestellt werden, welche aneinander befestigt werden, beispielsweise
mechanisch oder durch eine unlösbare Verbindung
(mit oder ohne Klebstoff).
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Vorzugsweise
umfasst das Filterelement einen Strömungskanal zum Leiten des Gasstromes zwischen
dem röhrenförmigen Hohlraum
innerhalb des Elementes (begrenzt durch das Filtermedium) und einem
Anschluß im
Kopf des Gehäuses,
wobei der Strömungskanal
von der Endkappe abtrennbar ist. Vorzugsweise kann das Filterelement
zusammen mit dem Strömungskanal
als einstückige
Anordnung entfernt werden. Zum Beispiel können der Strömungskanal
und die End-Halterung des Filterelementes dem Element als eine einzige
Komponente einverleibt werden, beispielsweise indem sie als ein einziges
Stück hergestellt
werden (wie durch Formgebung) oder indem sie als eine Vielzahl von
Einzelstücken
hergestellt werden, welche aneinander befestigt werden, beispielsweise
mechanisch oder durch eine unlösbare
Verbindung (mit oder ohne Klebstoff).
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Vorzugsweise
trägt die
obere End-Halterung einen Mitnehmer, welcher während der Ausbildung einer
Verbindung zwischen dem Filterelement und einem Gehäuse elastisch
verformbar ist und welcher, nachdem die Verbindung gebildet ist,
in einer Aufnahme in dem Gehäuse
aufgenommen werden kann, welche es ermöglicht, daß der Mitnehmer wenigstens teilweise
wieder seine unverformte Konfiguration einnimmt. Details der Anordnung
eines verformbaren Mitnehmers in einer Ausnehmung, um eine einwandfreie
Verbindung von Komponenten einer Filteranordnung anzuzeigen, sind
in der WO-A-99/30801 (welche die Priorität der UK-Patentanmeldungen 9726418.8
und 9815955.1 beansprucht und das gleiche Anmelde-, Prioritäts- und
Veröffentlichungsdatum
wie die vorliegende Anmeldung aufweist) offenbart.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
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1 einen
Seitenschnitt-Aufriß durch
eine erfindungsgemäße Filteranordnung;
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2 eine
Seitenansicht der Filteranordnung ohne den Rumpfabschnitt;
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3 eine
dreidimensionale Ansicht des Filterelementes der Anordnung;
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4 eine
dreidimensionale Ansicht des Rumpfabschnittes der Anordnung.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnung umfasst die Anordnung der Erfindung
ein Gehäuse 2 und
ein Filterelement 4. Das Gehäuse umfasst einen Rumpfabschnitt 6 sowie
eine obere und eine untere Endkappe 8, 10. Das
Filterelement ist vollständig
innerhalb des Rumpfabschnittes 6 des Gehäuses angeordnet,
wobei die Enden des Rumpfabschnittes sich über die Enden des Filterelementes
hinaus erstrecken.
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Die
obere Endkappe 8 umfasst einen Einlaß-Anschluß 12 und einen Auslaß-Anschluß 14 für ein zu
filterndes Gas. Wenn die Anordnung verwendet werden soll, um Flüssigkeit
in einem Gasstrom aufzufangen, kann die untere Endkappe 10 ein
Reservoir bereitstellen und einen Auslaß 16 für Flüssigkeit
aufweisen, welche sich in der Anordnung angesammelt hat. Günstig kann
sie aus einem durchsichtigen Material hergestellt sein, so daß der Flüssigkeitspegel in
ihr geprüft
werden kann. Sie kann eine schützende
Ummantelung 17 für
das Reservoir umfassen.
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Das
Filterelement 4 umfasst einen zylindrischen Wandabschnitt 20,
welcher durch ein Filtermedium gebildet ist, sowie eine obere und
eine untere End-Halterung 24, 26. Der Wandabschnitt
begrenzt einen in ihm liegenden Hohlraum 22. Das Material des
Filtermediums wird entsprechend der Art des zu filternden Gases
und des Materiales in diesem, welches herausgefiltert werden soll,
ausgewählt.
Wenn das zu filternde Gas Aerosol-Tröpfchen einer flüssigen Verunreinigung
enthält,
wird das Filtermedium derart ausgewählt, daß es die Flüssigkeit zur Koaleszenz bringt.
Die koaleszierte Flüssigkeit
innerhalb des Filtermediums läuft
durch das Filtermedium und von dem Filterelement ab. Jede der End-Halterungen weist
einen Durchgang 28 auf, welcher in ihr gebildet ist, in
welcher der Wandabschnitt 20 aufgenommen und derart abgedichtet
ist, um sicherzustellen, daß ein
Strömen
von Flüssigkeit
durch das Filterelement durch das Filtermedium erfolgt.
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Beim
Betrieb tritt ein zu filterndes Gas in das Gehäuse 2 durch den Einlaß-Anschluß 12 in
die obere Endkappe 8 ein und wird mittels eines Strömungskanals 30 in
den inneren Hohlraum 22 innerhalb des Filtermediums gelenkt.
Das Gas strömt
durch das Filtermedium nach außen.
Jede Flüssigkeit
in dem Gasstrom kann innerhalb des Filtermediums koaleszieren. Alle
Feststoffpartikel innerhalb des Gasstromes können ebenso durch das Filterelement
aufgefangen werden.
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Gas,
welches durch das Filtermedium geleitet wurde, wird aus der Anordnung
durch den Auslaß-Anschluß 14 in
der oberen Endkappe 8 herausgelassen.
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Die
obige Beschreibung trifft auf die Filteranordnung zu, wenn diese
in einem Innen-nach-außen-Modus
arbeitet. Wie oben angesprochen, kann die Anordnung stattdessen
für eine
Verwendung in einem Außen-nach-innen-Modus
konfiguriert sein. In jedem Fall können Verbindungen zu der Endkappe des
Gehäuses
für den
Fluidstrom mittels eines Adapterblocks 90 hergestellt werden,
welcher in die obere Endkappe 8 des Gehäuses eingepasst werden kann und
welcher geeignete Ausbildungen trägt, um eine sichere Verbindung
zu einem Kanal für
das zu filternde Fluid oder andere Komponenten zu bilden.
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Die
obere Endkappe 8 umfasst den Strömungskanal 30, durch
welchen der Gasstrom zwischen dem Einlaß-Anschluß 12 in der oberen
Endkappe und den inneren Hohlraum 22 innerhalb des Filtermediums 20 gelenkt
wird. Der Strömungskanal 30 weist
eine erste Kanalöffnung 32,
welche hermetisch mit dem Einlaß-Ansschluß 12 verbunden
ist, sowie eine zweite Kanalöffnung 34 auf,
welche mit dem inneren Hohlraum 22 innerhalb des Filtermediums kommuniziert.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Winkel zwischen den Achsen der zwei Öffnungen etwa 90°. Der Strömungskanal 30 ist
sanft gekrümmt
und stellt einen glatten Strömungsweg
für einen
Gasstrom dar, welcher zwischen den zwei Öffnungen strömt. Der
Strömungskanal
weist einen Anschluß 40 zur
Verbindung mit einem Meßgerät zur Ermittlung
des Wirkdruckes durch das Filterelement hindurch in sich auf. Der
Strömungskanal 30 kann
mit seiner gekrümmten
Form sowie dem einstückig
damit geformten Anschluß und anderen
Merkmalen durch ein Formverfahren hergestellt werden, insbesondere,
wenn er aus einem Polymermaterial gebildet ist. Der Strömungskanal
kann als einstückiges
Formteil zusammen mit der oberen End-Halterung 24 des Filterelementes 4 gebildet werden.
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Der
Einlaß-Anschluß 12 in
der oberen Endkappe und die korrespondierende Stirnseite des Strömungskanals
stellen zusammenpassende ebene innere Oberflächen 44, 46 dar.
Die entgegengesetzten Ränder
der Oberfläche 46 an
dem Strömungskanal
stellen ein Rippenpaar 48 dar, welches zwischen einem korrespondierenden
Rippenpaar aufgenommen ist, die durch die Oberfläche 44 an der Endkappe
dargestellt sind, um die dichtenden Oberflächen in Berührung miteinander zu halten.
Die Rippen 48 an dem Strömungskanal und die Rippen an
der Endkappe fluchten mit derjenigen Achse, entlang welcher der
Strömungskanal
in die Endkappe des Gehäuses eingebracht
ist, so daß die
zwei Sätze
Rippen ineinander eingreifen, wenn der Strömungskanal eingeführt ist.
Die Rippen sind verjüngt,
so daß sie
von der Seite her betrachtet eine Keilform haben, um sicherzustellen,
daß die
zusammenpassenden dichtenden Oberflächen 44, 46 an
dem Strömungskanal
und der oberen Endkappe des Gehäuses
gegeneinander gedrückt
werden, wenn der Strömungskanal
in die Endkappe eingeführt
wird, um die Dichtigkeit zwischen den Oberflächen zu erhöhen. Eine dichtende Manschette 52 ist
in einer Nut an der Oberfläche 46 des Strömungskanales
um die erste Kanalöffnung 32 herum
vorgesehen, welche zwischen dieser Oberfläche und der Oberfläche 44 an
der Endkappe zusammengepresst ist. Der Anschluß 14 kann in einem
nach unten weisenden Sockel in der Endkappe aufgenommen werden,
was eine Dichtung ausbildet, indem eine Dichtungsmanschette zwischen
der inneren Oberfläche
des Sockels und der äußeren Oberfläche des
Anschlusses zusammengepreßt
wird.
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Der
Strömungskanal 30 trägt. zwei
sich nach unten erstreckende verformbare Mitnehmer 60.
Jeder Mitnehmer weist einen nach außen vorstehenden Schenkel 62 auf, welcher
in einem Schlitz 64 in der Endkappe 8 des Gehäuses aufgenommen
werden kann, wenn der Strömungskanal
einwandfrei in der Endkappe angeordnet ist, wie in 4 gezeigt
ist. Die Anordnung des Schenkels 62 in dem Schlitz 64 wird
durch eine sich verjüngende
Rampe zu dem Schlitz erleichtert, welche den Mitnehmer dazu bringt,
nach innen verformt zu werden, bevor er zurück in den Schlitz springt.
Einmal in dem Schlitz angeordnet, kann der Schenkel den Strömungskanal
innerhalb der Endkappe halten, wenigstens solange der Rumpfabschnitt
und die untere Endkappe des Gehäuses
mit der oberen Endkappe verbunden worden sind. Der Mitnehmer 60 umfasst
ebenfalls einen sich nach unten erstreckenden Vorsprung 86,
durch welchen der Mitnehmer nach innen verformt werden kann, um
den Schenkel 62 aus dem Schlitz zu lösen, was es ermöglicht,
den Strömungskanal
von der Endkappe abzutrennen.
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Die
untere End-Halterung 26 umfasst drei sich quer erstreckende
Schenkel 70, welche sich zwischen dem Filtermedium 20 und
der Innenwand des Gehäuses
erstrecken. Die End-Halterung ist vorzugsweise zusammen mit ihren
drei Schenkeln als einstückige
Komponente gebildet, insbesondere durch Formen. Die Schenkel greifen
in eine Stützfläche in Form
einer nach oben weisenden Verstärkungsrippe 62 an
der unteren Endkappe 10 des Gehäuses ein. Wenn die Anordnung
zusammengebaut ist, wobei die obere und die untere Endkappe mit dem
Rumpfabschnitt 6 des Gehäuses verbunden sind und der
Strömungskanal 30 innerhalb
der oberen Endkappe vorliegt, hält
der Träger,
welcher für das
Filterelement durch die mit der unteren Endkappe zusammenarbeitenden
Schenkel 70 vorgesehen ist, den Strömungskanal innerhalb der oberen
Endkappe 8 gegen die nach unten gerichtete Kraft, welche
sich aus dem Wirkdruck durch das Filtermedium hindurch ergibt.
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Die
Verbindungen zwischen der oberen und der unteren Endkappe 8, 10 und
dem Rumpfabschnitt 6 des Gehäuses können durch eine Bajonett-Anordnung
gebildet sein, bei welcher vier zueinander senkrecht angeordnete
Nasen 80 an den Endkappen vorgesehen sind, welche in querlaufenden Nuten
innerhalb des Rumpfabschnittes aufgenommen sind. Wie in 4 zu
erkennen ist, ist jede Nut 82 in einer von vier sich longitudinal
erstreckenden Rippen 84 ausgebildet. Ein Anschlagstift 86 an
wenigstens einigen der Nasen 80 kann die Nasen und Nuten
zusammenhalten, was ein versehentliches Verdrehen verhindert, welches
die Endkappe von dem Rumpfabschnitt trennen würde. Eine ähnliche Anordnung von Nasen
und Nuten kann verwendet werden, um eine Verbindung zwischen der
unteren Endkappe und dem Rumpfabschnitt zu bilden.
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Geeignete
Dichtungen werden zwischen den Komponenten des Gehäuses bereitgestellt,
um einen unerwünschten
Druckverlust zu verhindern.