WO1997036666A1 - Verfahren zur herstellung eines adsorber-filterkörpers - Google Patents

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    • Y10S264/48—Processes of making filters

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a filter body from adsorber particles which are firmly connected to one another by an adhesive and which is formed with through-channels.
  • filter bodies made from adsorber particles have been produced in an extrusion process, as described, for example, in EP 0 492 081 A1.
  • the adsorber particles must be mixed with a plasticizer.
  • This known method requires an extrusion device, which is expensive to purchase. Such an extrusion device is therefore not suitable for the production of relatively small quantities of filter bodies made of adsorber particles with through-channels, because their purchase price would influence the unit price of the said filter bodies too strongly.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which adsorber filter bodies can be produced in a simple manner very inexpensively with through channels.
  • This object is achieved in that a bottom element provided with through holes is used, through the through holes of which needles are inserted, which close off the through holes, the needles projecting into a housing space delimited by the bottom element, in that the adsorber particles are subsequently filled into the housing space, the needles with end portions protruding from the adsorber particle bed, that the adsorber particles are then solidified by the adhesive to the filter body, and that the needles are then pulled out of the filter body.
  • the through holes in the base element have a clear cross section which is closely tolerated to the cross section of the needles.
  • Said cross sections can be round or polygonal. Round cross sections have the advantage of simple and inexpensive implementation.
  • the needles can also be designed with a variable cross section along their longitudinal extent. It has proven to be advantageous to coat the needles superficially, for example with Teflon or the like. to be coated in order to prevent or at least reduce the adherence of adsorber particles or adhesive in such a way that problem-free removal of the needles is possible.
  • Adsorber particle bed a circumferential side wall can be used, which stands up from the bottom element.
  • This peripheral side wall can be integrally connected to the base element, but it is also possible that the peripheral side wall forms a part separate from the base element.
  • the base element and the circumferential side wall can form a container, which is used repeatedly to carry out the method according to the invention however, it is also possible that the peripheral side wall is used only once, ie remains firmly connected to the filter body after carrying out the method according to the invention and thus forms a housing jacket of the adsorber filter body.
  • the adsorber filter body produced according to the invention not only on its outer surface with a housing part, but also on its two end faces facing away from one another, it is also possible to use the front
  • the needles are pulled out of the filter body and out of the base element, so that the finished adsorber filter body with through-channels is provided on all sides with a housing.
  • a device can be used in which the needles protrude from a needle plate, the distribution of the needles on the needle plate corresponding to the distribution of the through holes in the base element of the container.
  • a needle plate is simple and inexpensive feasible and easy to use, because the needles can remain in the through hole in the base element at any time.
  • the housing space can be filled with adsorber particles according to the desired thickness of the filter body. This means that any given filter body thickness can be realized with a certain predetermined height dimension of the housing space above the floor element, the maximum filter body thickness corresponding to the predetermined height of the housing space.
  • Powdery and / or granular and / or spherical adsorber particles can be used to carry out the process according to the invention for producing an adsorber filter body. Their size can preferably be up to approximately 1 mm.
  • the adsorber particles can be activated carbon particles, for example. Powdered or granular activated carbon particles are comparatively inexpensive.
  • the adsorber particle bed is preferably standardized on the side remote from the base element to form a flat filter body surface.
  • This standardization can be accomplished, for example, by a shaking process.
  • Another possibility of standardization consists, for example, of temporarily arranging on the adsorber particle bed a plate element corresponding to the through holes and having the same through hole through which the needles extend or into which the needles at least extend, and using this plate element to slightly compress the adsorber particle bed to achieve a corresponding standardization.
  • the adsorber particles can be wetted with the adhesive before being introduced into the container. It is also possible to introduce adhesive particles into the container together with the adsorber particles, which melt at an elevated temperature and crosslink the adsorber particles to form the filter body.
  • the adhesive is used in such a quantity that the adsorber properties of the adsorber particles are not noticeably impaired by the adhesive.
  • the filter body is preferably solidified in the container at elevated temperature in order to increase the reaction rate of the adhesive or adhesive system and thus to reduce the production times for the manufacture of adsorber filter bodies according to the invention accordingly.
  • the method according to the invention is not only suitable for the production of small adsorber filter bodies
  • Quantity or production series but also for the production of larger quantities if, for example, a carousel principle is used.
  • Fig. 1 is a sectional view of a device for producing an adsorber filter body
  • Fig. 2 is a sectional view of an adsorber filter body, as it is produced with the device according to Fig.l
  • Fig.l is a sectional view of an adsorber filter body
  • Fig. 3 shows a portion of a view of the filter body of FIG. 2 in the direction of arrow III.
  • Fig. 1 shows a needle plate 10, the needles 12 are upwards.
  • the needles 12 extend through through holes 14 formed in a bottom member 16.
  • the through holes 14 have a clear cross section which is adapted to the cross section of the needles 12 such that the needles 12 seal the through holes 14.
  • a circumferential side wall 18 is arranged on the base element 16.
  • the side wall 18 forms with the base element 16 a container 20 which is open at the top and which is filled with adsorber particles 22 up to a certain height.
  • the needle plate 10 with the needles 12 is positioned with respect to the base element 16 or the container 20 such that the needles 12 protrude from the adsorber particle bed 26 with their end section 24 removed from the needle plate 10.
  • the adsorber particles 22 are wetted with an adhesive, or the adsorber particles 22 are introduced into the container 20 together with adhesive particles.
  • the adhesive serves to cross-link the adsorber particles to form the filter body 28.
  • the needle plate 10 is withdrawn with the needles 12 in the direction of arrow 30 from the filter body 28, after which the Filter bodies 28 is removed from the bottom element 16.
  • 2 shows an adsorber filter body 28 produced in this way with its spaced-apart and mutually parallel through channels 32.
  • the side wall 18 can, for example, also be formed from a textile material that is glued to the filter body 28, but it can also be an integral part of the container 20 (see FIG. 1).
  • Fig. 3 shows sections of a front view of the adsorber filter body 28 with spaced apart and evenly distributed through channels 32 which have a circular clear cross section.
  • the through channels 32 can, however, also be polygonal. Since needles 12 with a round cross-section are easiest to produce, filter bodies 28 with through channels 32 with a circular, clear cross-section can be implemented at relatively low cost.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Filterkörpers (28) beschrieben, der aus miteinander durch einen Klebstoff fest verbundenen Adsorberpartikeln (22) besteht, und der mit Durchgangskanälen (32) ausgebildet ist. Es wird ein mit Durchgangslöchern (14) ausgebildetes Bodenelement (16) verwendet, durch dessen Durchgangslöcher (14) Nadeln (12) durchgesteckt werden, welche die Durchgangslöcher (14) abschließen. Die Nadeln (12) ragen in einen durch das Bodenelement (16) begrenzten Gehäuseraum hinein, in welchen dann die Adsorberpartikel (22) eingefüllt werden. Die Nadeln (12) stehen mit ihren Endabschnitten (24) aus dem Adsorberpartikelbett (26) heraus. Die Adsorberpartikel (22) bzw. das Adsorberpartikelbett (26) wird durch den Klebstoff zum Filterkörper (28) verfestigt. Danach werden die Nadeln (12) aus dem verfestigten Filterkörper (28) herausgezogen, so daß sich ein Filterkörper (28) mit entsprechenden Durchgangslöchern (14) ergibt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Adsorber-Filterkörpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterkörpers aus miteinander durch einen Klebstoff fest verbundenen Adsorberpartikeln, der mit Durchgangskanälen ausgebildet ist.
Filterkörper aus Adsorberpartikeln werden bislang in einem Extrusionsverfahren hergestellt, wie bspw. in der EP 0 492 081 AI beschrieben wird. Zu diesem Zweck müssen die Adsorberpartikel mit einem Plastifizierungsmittel vermischt werden. Dieses bekannte Verfahren bedingt eine Extrusionsvorrichtung, die in ihrer Anschaffung teuer ist. Zur Produktion relativ kleiner Stückzahlen von mit Durchgangskanälen ausgebildeten Filterkörpern aus Adsorberpartikeln ist eine derartige Extrusionsvorrichtung also nicht geeignet, weil ihr Anschaffungspreis den Stückpreis der besagten Filterkörper zu stark beeinflussen würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem auf einfache Weise sehr preisgünstig mit Durchgangskanälen ausgebildete Adsorber-Filterkörper herstellbar sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit Durchgangslöchern versehenes Bodenelement verwendet wird,durch dessen Durchgangslöcher Nadeln durchgesteckt werden, welche die Durchgangslöcher abschließen, wobei die Nadeln in einen durch das Bodenelement begrenzten Gehäuseraum hineinragen, daß in den Gehäuseraum anschließend die Adsorberpartikel eingefüllt werden, wobei die Nadeln mit Endabschnitten aus dem Adsorberpartikelbett herausstehen, daß dann die Adsorberpartikel durch den Klebstoff zum Filterkörper verfestigt werden, und daß danach die Nadeln aus dem Filterkörper herausgezogen werden. Die Durchgangslöcher im Bodenelement weisen einen lichten Querschnitt auf, der an den Querschnitt der Nadeln eng toleriert angepaßt ist. Die besagten Querschnitte können rund oder mehreckig gestaltet sein. Runde Querschnitte weisen den Vorteil einfacher und preisgünstiger Realisierung auf. Die Nadeln können entlang ihrer Längserstreckung auch mit einem variablen Querschnitt gestaltet sein. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Nadeln oberflächlich bspw. mit Teflon o.dgl. zu beschichten, um ein Anhaften von Adsorberpartikeln bzw. Kleber zu vermeiden oder zumindest derart zu reduzieren, daß eine problemlose Entfernung der Nadeln möglich ist.
Zur Festlegung des Gehäuseraums, d.h. des
Adsorberpartikelbettes kann eine umlaufende Seitenwand verwendet werden, die vom Bodenelement nach oben steht. Diese umlaufende Seitenwand kann mit dem Bodenelement einstückig verbunden sein, es ist jedoch auch möglich, daß die umlaufende Seitenwand ein vom Bodenelement getrenntes Teil bildet. Im zuerst genannten Falle können das Bodenelement und die umlaufende Seitenwand einen Behälter bilden, der wiederholt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung gelangt, es ist jedoch auch möglich, daß die umlaufende Seitenwand jeweils nur einmal zur Anwendung gelangt, d.h. nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Filterkörper fest verbunden bleibt und somit einen Gehäusemantel des Adsorber-Filterkörpers bildet.
Um den erfindungsgemäß hergestellten Adsorber-Filterkörper nicht nur an seiner Mantelfläche mit einem Gehäuseteil auszubilden, sondern auch an seinen beiden voneinander abgewandten Stirnflächen, ist es auch möglich, vor dem
Einbringen der Adsorberpartikel in den Behälter auf dem von den Nadeln durchdrungenen Bodenelement bspw. eine Lage aus einem aushärtenden Kunstharz vorzusehen, im Anschluß daran dann die Adsorberpartikel in den Behälter einzubringen und auf dem Adsorberpartikelbett unmittelbar anschließend eine zweite Kunstharzlage vorzusehen, wobei sich die Nadeln durch die beiden Kunstharzlagen und das
Adsorberpartikelbett hindurcherstrecken. Nach dem Aushärten der Kunstharzlagen werden die Nadeln aus dem Filterkörper und aus dem Bodeneleraent wieder herausgezogen, so daß sich der fertige, allseitig mit einem Gehäuse versehene Adsorber-Filterkörper mit Durchgangskanälen ergibt.
Um den das Adsorberpartikelbett begrenzenden und festlegenden Behälter problemlos mit Adsorberpartikeln befüllen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Nadeln von der Unterseite des Behälters durch die Durchgangslöcher im Behälter-Bodenelement durchgesteckt werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Einrichtung verwendet werden, bei welcher die Nadeln von einer Nadelplatte wegstehen, wobei die Verteilung der Nadeln an der Nadelplatte der Verteilung der Durchgangslöcher im Bodenelement des Behälters entspricht. Eine derartige Nadelplatte ist einfach und preisgünstig realisierbar und einfach handhabbar, weil die Nadeln hierbei jederezeit in den Durchgangslochem im Bodenelement verbleiben können.
Der Gehäuseraum kann entsprechend der gewünschten Dicke des Filterkörpers mit Adsorberpartikeln gefüllt werden. Das bedeutet, daß bei einer bestimmten vorgegebenen Höhenabmessung des Gehäuseraumes über dem Bodenelement jede beliebige Filterkörper-Dicke realisierbar ist, wobei die maximale Filterkörper-Dicke der vorgegebenen Höhe des Gehäuseraums entspricht.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Adsorber-Filterkörpers können pulverförmige und/oder granulatförmige und/oder kugelförmige Adsorberpartikel verwendet werden.Ihre Größe kann vorzugsweise bis ca. 1 mm betragen. Bei den Adsorberpartikeln kann es sich bspw. um Aktivkohlepartikel handeln. Pulver- bzw granulatförmige Aktivkohlepartikel stehen vergleichsweise preisgünstig zur Verfügung.
Das Adsorberpartikelbett wird auf der vom Bodenelement entfernten Seite vorzugsweise zur Ausbildung einer ebenen Filterkörperfläche vereinheitlicht. Diese Vereinheitlichung kann bspw. durch einen Rüttelvorgang bewerkstelligt werden. Eine andere Möglichkeit der Vereinheitlichung besteht bspw. darin, auf dem Adsorberpartikelbett ein dem Durchgangslöcher aufweisenden Bodenelement entsprechendes Plattenelement mit gleichen Durchgangslochem, durch welche sich die Nadeln hindurcherstrecken bzw. in welche sich die Nadeln zumindest hineinerstrecken, temporär anzuordnen und mit diesem Plattenelement das Adsorberpartikelbett geringfügig zusammenzudrücken, um eine entsprechende Vereinheitlichung zu bewirken. Die Adsorberpartikel können vor dem Einbringen in den Behälter mit dem Klebstoff benetzt werden. Es ist auch möglich, mit den Adsorberpartikeln gemeinsam Klebstoffteilchen in den Behälter einzubringen, die bei erhöhter Temperatur schmelzen und die Adsorberpartikel miteinander zum Filterkörper vernetzen. Dabei kommt der Klebstoff in einer solchen Quantität zur Anwendung, daß die Adsorbereigenschaften der Adsorberpartikel durch den Klebstoff nicht merklich beeinträchtigt werden.
Die Verfestigung des Filterkörpers im Behälter erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, um die Reaktionsgeschwindigkeit des Klebers bzw. Kleber-Systems zu erhöhen und damit die Produktionszeiten zur Herstellung erfindungsgemäßer Adsorber-Filterkörper entsprechend zu reduzieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur zur Herstellung von Adsorber-Filterkörpern in kleinen
Stückzahlen bzw. Produktionsserien, sondern auch zur Herstellung größerer Stückzahlen, wenn bspw. ein Karussellprinzip zur Anwendung gelangt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie eines mit dieser Vorrichtung hergestellten Adsorber-Filterkörpers. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Schnittdarstellung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Adsorber-Filterkörpers, Fig. 2 in einer Schnittdarstellung einen Adsorber- Filterkörper, wie er mit der Vorrichtung gemäß Fig.l hergestellt wird, und
Fig. 3 einen Abschnitt einer Ansicht des Filterkörpers gemäß Fig. 2 in Blickrichtung des Pfeiles III.
Fig. 1 zeigt eine Nadelplatte 10, von der Nadeln 12 nach oben stehen. Die Nadeln 12 erstrecken sich durch Durchgangslöcher 14, die in einem Bodenelement 16 ausgebildet sind. Die Durchgangslöcher 14 weisen einen lichten Querschnitt auf, der an den Querschnitt der Nadeln 12 derartig angepaßt ist, daß die Nadeln 12 die Durchgangslöcher 14 abdichten.
Auf dem Bodenelement 16 ist eine umlaufende Seitenwand 18 angeordnet. Die Seitenwand 18 bildet mit dem Bodenelement 16 einen oberseitig offenen Behälter 20, der mit Adsorberpartikeln 22 bis zu einer bestimmten Höhe gefüllt wird. Die Nadelplatte 10 mit den Nadeln 12 ist in Bezug auf das Bodenelement 16 bzw. den Behälter 20 derartig positioniert, daß die Nadeln 12 mit ihrem von der Nadelplatte 10 entfernten Endabschnitt 24 aus dem Adsorberpartikelbett 26 vorstehen. Die Adsoberpartikel 22 sind mit einem Klebstoff benetzt, oder es werden die Adsorberpartikel 22 gemeinsam mit Klebstoffteilchen in den Behälter 20 eingebracht. Der Klebstoff dient dazu, die Adsorberpartikel miteinander zum Filterkörper 28 zu vernetzen. Nach diesem Vernetzen, d.h. nach der
Verfestigung der Adsorberpartikel 22 zum fertigen formstabilen Adsorber-Filterkörper 28 wird die Nadelplatte 10 mit den Nadeln 12 in Richtung des Pfeiles 30 aus dem Filterkörper 28 heraus zurückgezogen, wonach der Filterkörpern 28 vom Bodenelement 16 entfernt wird. Die Fig. 2 zeigt einen solchermaßen hergestellten Adsorber- Filterkörper 28 mit seinen voneinander beabstandeten und zueinander parallel verlaufenden Durchgangskanälen 32. Bei dem in Fig. 2 gezeichneten Adsorber-Filterkörper 28 ist die Seitenwand 18 Bestandteil des Filterkörpers 28, d.h. mit diesem fest verbunden, sie bildet einen Gehäusesmantel des Adsorber-Filterkörpers 28. Die Seitenwand 18 kann bspw. auch von einem Textilmaterial gebildet sein, das mit dem Filterkörper 28 verklebt ist, sie kann jedoch auch integrales Bestandteil des Behälters 20 (sh. Fig. 1) sein.
Fig. 3 zeigt abschnittweise eine Frontansicht des Adsorber- Filterkörpers 28 mit voneinander beabstandeten und gleichmäßig verteilten Durchgangskanälen 32, die einen kreisrunden lichten Querschnitt besitzen. Die Durchgangskanäle 32 können jedoch auch mehreckig ausgebildet sein. Da Nadeln 12 runden Querschnitts am einfachsten herstellbar sind, sind Filterkörper 28 mit Durchgangskanälen 32 kreisrunden lichten Querschnitts relativ preisgünstig realisierbar.

Claims

A n s p r ü c h e :
1. Verfahren zur Herstellung eines Filterkörpers (28) aus miteinander durch einen Klebstoff fest verbundenen Adsorberpartikeln (22), der mit Durchgangskanälen (32) ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein mit Durchgangslochem (14) versehenes Bodenelement (16) verwendet wird, durch dessen Durchgangslöcher (14) Nadeln (12) durchgesteckt werden, welche die Durchgangslöcher (14) abschließen, wobei die Nadeln (12) in einen durch das Bodenelement (16) begrenzten Gehäuseraum hineinragen, daß in den Gehäuseraum anschließend die Adsorberpartikel (22) eingefüllt werden, wobei die Nadeln (12) mit ihren Endabschnitten (24) aus dem Adsorberpartikelbett (26) herausstehen, daß dann die Adsorberpartikel (22) durch den Klebstoff zum Filterkörper (28) verfestigt werden, und daß danach die Nadeln (12) aus dem Filterkörper (28) herausgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Festlegung des Adsorberpartikelbettes (26) ein Behälter (20) mit einer umlaufenden Seitenwand (18) verwendet wird, die vom Bodenelement (16) nach oben steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nadeln (12) von der Unterseite des Behälters (20) durch die Durchgangslöcher (14) im Bodenelement
(16) durchgesteckt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Einrichtung verwendet wird, bei welcher die Nadeln (12) von einer Nadelplatte (10) wegstehen, wobei die Verteilung der Nadeln (12) an der Nadelplatte (10) der Verteilung der Durchgangslöcher (14) im Bodenelement (16) entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gehäuseraum entsprechend der gewünschten Dicke des Filterkörpers (28) mit Adsorberpartikeln (22) gefüllt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß pulverförmige und/oder granulatförmige und/oder kugelförmige Adsorberpartikel (22) verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Adsorberpartikelbett (26) auf der vom Bodenelement (16) entfernten Seite zur Ausbild,ung einer ebenen Filterkörperfläche veeinheitlicht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Adsorberpartikel (22) vor dem Einbringen in den Behälter (20) mit einem Klebstoff benetzt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mit den Adsorberpartikeln (22) gemeinsam Klebstoffteilchen in den Behälter (20) eingebracht werden, die bei erhöhter Temperatur schmelzen und die Adsorberpartikel (22) miteinander zum Filterkörper (28) vernetzen.
10. Verfahren nach einem der Ansprpüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verfestigung des Filterkörpers (28) bei erhöhter Temperatur erfolgt.
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