DE10150062A1 - filter means - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Filtervorrichtung (10) mit einem Aktivkohleformkörper (12) mit einer Wabenstruktur beschrieben. Die Filtervorrichtung (10) weist ein anströmseitiges und ein abströmseitiges Anschlußelement (16, 18) auf. Der Aktivkohleformkörper (12) ist in einem Abdichtelement vorgesehen, das mit den beiden Anschlußelementen (16, 18) dicht verbunden ist. Das Abdichtelement (20) ist von einem Schrumpfschlauch (22) gebildet, in den der Aktivkohleformkörper (12) eingeschrumpft ist und der auf die Anschlußelemente (16, 18) abdichtend aufgeschrumpft ist. Der Aktivkohleformkörper (12) kann einteilig ausgebildet sein oder aus mindestens zwei voneinander beabstandeten Aktivkohleformkörpern (42) bestehen.A filter device (10) with an activated carbon molded body (12) with a honeycomb structure is described. The filter device (10) has an upstream and an downstream connection element (16, 18). The shaped activated carbon body (12) is provided in a sealing element which is tightly connected to the two connecting elements (16, 18). The sealing element (20) is formed by a shrink tube (22) into which the shaped activated carbon body (12) is shrunk and which is shrink-fitted onto the connecting elements (16, 18) in a sealing manner. The shaped activated carbon body (12) can be formed in one piece or consist of at least two spaced apart shaped activated carbon bodies (42).
Description
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einem Aktivkohleformkörper mit einer Wabenstruktur, mit einem anströmseitigen und einem abströmseitigen Anschlußelement, und mit einem die beiden Anschlußelemente dicht verbindenden Abdichtelement, in dem der Aktivkohlefilterkörper vorgesehen ist. The invention relates to a filter device with an activated carbon molded body Honeycomb structure, with one upstream and one downstream connection element, and with a sealing element sealingly connecting the two connection elements, in which the activated carbon filter body is provided.
Nach dem neuen Standard LEV II (Low Emission Vehicle) für die Emissionen von Kraftfahrzeugen, der ab dem Jahr 2004 in Kalifornien und in den sogenannten grünen Staaten der USA für Neufahrzeuge gilt, darf die Emission von Schadstoffen nur noch maximal 30% der heute dort zugelassenen Emissionen betragen. In Kalifornien müssen zusätzlich ab dem Jahr 2003 zehn Prozent der Fahrzeugflotte eines Automobilherstellers den ZEV-Standard (Zero Emission Vehicle) erfüllen. Durch diese gesetzliche Regelung ergeben sich für die Hersteller von Tankentlüftungssystemen Probleme. Bekannte Tankentlüftungssysteme sind beispielsweise mit einem Aktivkohleschüttbettfilter ausgestattet, durch den während der Betankung des Fahrzeugs die aus dem Tank verdrängte Luft strömt. Der Aktivkohleschüttbettfilter nimmt dabei den in der verdrängten Luft befindlichen Kraftstoff auf. Während des Fahrbetriebes wird der Aktivkohleschüttbettfilter dann in umgekehrter Richtung durchströmt und wieder desorbiert. Das Problem besteht nun darin, daß das Fahrzeug nach einem Tankvorgang zu einer beliebigen späteren Zeit abgestellt wird, so daß der Aktivkohleschüttbettfilter nicht desorbiert werden kann. In diesem Falle diffundiert der Kraftstoff in dem Aktivkohleschüttbett vom beladenen Bereich in den weniger stark beladenen bzw. unbeladenen Bereich auf der Abströmseite, d. h. zum Ausgang des Tankentlüftungssystemes. Dort angekommen desorbiert der Kraftstoff aus der Aktivkohle und wird durch den Ausgang des Entlüftungssystemes in die Umgebung abgegeben. According to the new LEV II (Low Emission Vehicle) standard for emissions from Motor vehicles operating in California in 2004 and in the so-called green States of the United States applies to new vehicles, the emission of pollutants is only allowed amount to a maximum of 30% of the emissions permitted there today. In California have to additionally from 2003, ten percent of a vehicle manufacturer's vehicle fleet meet the ZEV standard (Zero Emission Vehicle). Through this legal regulation problems arise for the manufacturers of tank ventilation systems. Known Tank ventilation systems are, for example, with an activated carbon bed filter equipped by the during the refueling of the vehicle from the tank displaced air flows. The activated carbon bed filter takes the in displaced air on fuel. During driving, the Activated carbon bed filter then flows in the opposite direction and again desorbed. The problem now is that the vehicle after refueling is turned off at any later time so that the activated carbon bed filter cannot be desorbed. In this case, the fuel diffuses into the Activated carbon bed from the loaded area to the less heavily loaded or unloaded area on the downstream side, d. H. to the exit of the Tank ventilation system. Once there, the fuel desorbs from the activated carbon and is released into the environment through the outlet of the ventilation system.
Ein handelsüblicher durchschnittlicher Aktivkohleschüttbettfilter mit ca. 2,7 dm3 Aktivkohle gibt nach einer Volltankung etwa 150 mg in 24 Stunden in die Umgebung ab. Diese Emission muß gemäß LEV auf unter 50 mg, nach ULEV (Ultra Low Emission Vehicle) auf unter 20 mg und nach ZEV auf 0 mg reduziert werden. A commercially available activated carbon bed filter with approx. 2.7 dm 3 activated carbon releases around 150 mg into the environment in 24 hours after full refueling. This emission must be reduced to less than 50 mg according to LEV, to less than 20 mg according to ULEV (Ultra Low Emission Vehicle) and to 0 mg according to ZEV.
Zur Lösung des oben beschriebenen Problemes sind zusätzliche kleine Aktivkohlefilter entwickelt worden, die im stationären, d. h. geparkten Zustand des Automobils, diese Emissionen aufnehmen und die während des Fahrbetriebs - wie der eingangs genannte Aktivkohleschüttbettfilter - mit sauberer Luft desorbiert werden. Dieser zusätzliche kleine Aktivkohlefilter wird bislang in drei Ausbildungen realisiert, nämlich als Aktivkohleschüttbettfilter aus feinem Aktivkohlegranulat, als mit Aktivkohle beschichtetes Vlies, das zu einem Zylinder aufgewickelt ist, oder als Aktivkohleformkörper mit einer Wabenstruktur. Ein solcher Aktivkohleformkörper mit einer Wabenstruktur weist von diesen drei Ausbildungen den deutlich niedrigsten Druckabfall auf. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderlich, diesen Aktivkohleformkörper mit Wabenstruktur während des Betankens mittels eines Ventiles wegzuschalten. Das stellt im Vergleich mit einem zusätzlichen kleinen Aktivkohleschüttbettfilter aus feinem Aktivkohlegranulat einen wesentlichen Vorteil dar. To solve the problem described above, there are additional small activated carbon filters have been developed in stationary, d. H. parked state of the automobile, this Record emissions and those during driving - like the one mentioned at the beginning Activated carbon bed filter - can be desorbed with clean air. This additional Small activated carbon filter has so far been implemented in three different versions, namely as Activated carbon bed filter made from fine activated carbon granules, as with activated carbon coated fleece, which is wound into a cylinder, or as Activated carbon molded body with a honeycomb structure. Such a shaped activated carbon body A honeycomb structure shows the lowest of these three types Pressure drop on. For this reason, it is not necessary to use this Activated carbon molded body with honeycomb structure during refueling using a valve wegzuschalten. That compares to an additional small one Activated carbon bed filter made from fine granular activated carbon is a major advantage.
Ein weiterer Vorteil eines solchen zusätzlichen kleinen Aktivkohlefilters der zuletzt genannten Art mit Wabenstruktur besteht darin, daß durch eine entsprechend feinzellige Struktur eine deutlich höhere makroskopische Oberfläche und ein höherer Aktivkohleanteil pro Volumeneinheit als bei einem mit Aktivkohle beschichteten Vlies erzielt wird. Ein Aktivkohleformkörper mit einer Wabenstruktur stellt somit eine gleichsam ideale Lösung für das weiter oben beschriebene Problem dar. Another advantage of such an additional small activated carbon filter is the last mentioned type with honeycomb structure is that by a corresponding fine cell Structure a significantly higher macroscopic surface and a higher one Activated carbon proportion per unit volume than with a fleece coated with activated carbon is achieved. An activated carbon molded body with a honeycomb structure thus represents one as it were the ideal solution to the problem described above.
Die US-A 5 914 294 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivkohleformkörpers mit einer Wabenstruktur und einen nach diesem Verfahren hergestellten Aktivkohleformkörper. Ein solcher Aktivkohleformkörper mit einer Wabenstruktur wird auch in der älteren Patentanmeldung 101 04 882.3 der Anmelderin beschrieben. In der genannten US-A 5 914 294 wird ausgeführt, daß für Anwendungen im Automobilbereich zur Erreichung der notwendigen mechanischen Stabilität der Aktivkohleanteil ca. 25 bis 35 Gew.-% beträgt (Spalte 9, Zeilen 4 bis 8). Um mit einem solchen relativ kleinen Aktivkohleanteil einen Filter herzustellen, der zur Lösung des oben beschriebenen Problemes geeignet ist, muß dieser eine gewisse Mindestgröße aufweisen. Um das Volumen bzw. das Gewicht des Filters zu reduzieren, wäre zur Erzielung der erforderlichen Adsorptionseigenschaften eine Erhöhung des Aktivkohleanteils notwendig. Das führt jedoch zu Problemen bei der mechanischen Belastbarkeit dieses bekannten Filters. Um den extremen mechanischen Belastungen in einem Fahrzeug standzuhalten, muß der Aktivkohleformkörper mit Wabenstruktur also entweder mit einer gewissen Mindestgröße sehr stabil ausgebildet werden, oder er muß entsprechend schwingungsgedämpft gelagert werden. Desweiteren muß der gesamte Filter gegen die Umgebung optimal abgedichtet sein, um Diffusionen durch kleinste Leckagen zuverlässig zu vermeiden. Alle oben beschriebenen bekannten Filtersysteme weisen unabhängig von ihrer Ausführungsform bezüglich ihrer vollständigen und homogenen Abdichtung nicht zu vernachlässigende Probleme auf. Gemäß dem ZEV- Standard darf während der gesamten Lebenszeit, d. h. Einsatzdauer des Filters, keine Leckage auftreten. Die Abdichtungsproblematik umfaßt hierbei nicht nur die Abdichtung des Filterkörpers gegen die Umgebung, sondern insbesondere auch die Abdichtung der Anschlüsse. US-A 5 914 294 describes a method for producing a Activated carbon molded body with a honeycomb structure and one according to this method manufactured activated carbon molded body. Such a shaped activated carbon body with a Honeycomb structure is also found in the applicant's older patent application 101 04 882.3 described. In said US-A 5 914 294 it is stated that for applications in the automotive sector to achieve the necessary mechanical stability of the Activated carbon content is approximately 25 to 35% by weight (column 9, lines 4 to 8). To with one to produce such a relatively small proportion of activated carbon, a filter which is used to solve the problem problem described above, it must have a certain minimum size exhibit. To reduce the volume or weight of the filter, would be Achieving the required adsorption properties an increase in Activated carbon required. However, this leads to problems with the mechanical Resilience of this known filter. To withstand the extreme mechanical loads in To withstand a vehicle, the activated carbon molded body with a honeycomb structure must therefore either be very stable with a certain minimum size, or it must stored appropriately damped. Furthermore, the entire Filters are optimally sealed against the environment to prevent diffusion through the smallest Avoid leaks reliably. All known filter systems described above point regardless of their embodiment with respect to their complete and homogeneous sealing not negligible problems. According to the ZEV Standard may be used throughout life, i.e. H. Operating time of the filter, none Leakage occur. The sealing problem does not only include sealing of the filter body against the environment, but in particular also the sealing of the Connections.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei eine vollflächige und homogene Abdichtung des Aktivkohleformkörpers mit Wabenstruktur nach außen, .d. h. zur Umgebung hin, und insbesondere auch zu den Anschlüssen auf einfache Weise zuverlässig realisiert wird. Knowing these conditions, the invention is based on the object To create filter device of the type mentioned, being a full-surface and homogeneous sealing of the shaped activated carbon body with honeycomb structure to the outside, .d. H. to the environment, and especially to the connections in a simple manner is reliably realized.
Diese Aufgabe wird bei einer Filtervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abdichtelement von einem Schrumpfschlauch gebildet ist, in den der Aktivkohlekörper eingeschrumpft und der auf die Anschlußelemente abdichtend aufgeschrumpft ist. This object is achieved with a filter device of the type mentioned solved according to the invention in that the sealing element of a shrink tube is formed, in which the activated carbon body is shrunk and on the Connection elements is shrunk to seal.
Ein derartiger Schrumpfschlauch steht preisgünstig zur Verfügung, er ist auch einfach, d. h. mit einfachen Mitteln, verarbeitbar. Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung mit dem von einem Schrumpfschlauch gebildeten Abdichtelement weist den Vorteil auf, daß eine vollflächige und homogene Abdichtung des eine Wabenstruktur aufweisenden Aktivkohleformkörpers nach außen und zu den Anschlüssen der Filtervorrichtung gewährleistet wird. Such a shrink tube is available inexpensively, it is also simple, d. H. with simple means, processable. The filter device according to the invention with the sealing element formed by a shrink tube has the advantage that a full-surface and homogeneous sealing of the honeycomb structure Activated carbon molded body to the outside and to the connections of the filter device is guaranteed.
Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung können die Anschlußelemente zur Anpassung ihres relativ kleinen Anschlußquerschnittes an den relativ großen Querschnitt des Aktivkohleformkörpers jeweils mit einer dem Aktivkohleformkörper zugewandten Erweiterung ausgebildet sein. Die rohrartigen Anschlußelemente können aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehen. In the filter device according to the invention, the connection elements for Adaptation of their relatively small connection cross section to the relatively large cross section of the shaped activated carbon body in each case with a shaped body facing the activated carbon Extension be trained. The tubular connection elements can be made from one suitable plastic material.
Um eine unerwünschte Reibung zwischen den Anschlußelementen, d. h. den dem Aktivkohleformkörper zugewandten Erweiterungen der Anschlußelemente und den Stirnflächen des Aktivkohleformkörpers zu vermeiden, kann zwischen der jeweiligen Stirnfläche des Aktivkohleformkörpers und der dieser zugewandten Stirnfläche der zugehörigen Erweiterung des entsprechenden Anschlußelementes ein luftdurchlässiges Dämmelement vorgesehen sein. Das jeweilige Dämmelement besteht zweckmäßigerweise aus einem offenporigen Schaummaterial, bei dem es sich beispielsweise um einen PU-Schaum handelt. To prevent undesirable friction between the connection elements, e.g. H. the one Activated carbon moldings facing extensions of the connection elements and the Avoiding end faces of the shaped activated carbon body can be between the respective End face of the shaped activated carbon body and the end face thereof facing associated expansion of the corresponding connection element an air-permeable Insulation element may be provided. The respective insulation element exists expediently made of an open-pore foam material in which it is for example a PU foam.
Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist es auch möglich, daß dem Aktivkohleformkörper mit Wabenstruktur an jeder seiner beiden voneinander abgewandten Stirnflächen zur Anpassung des Querschnittes des Aktivkohleformkörpers an den Querschnitt des zugehörigen Anschlußelementes ein von dem zugehörigen Anschlußelement getrenntes, unabhängiges Reduktions-Übergangselement zugeordnet ist. Das jeweilige Reduktions-Übergangselement kann aus einem geeigneten Kunststoffmaterial realisiert sein. In the filter device according to the invention it is also possible that the Activated carbon molded body with honeycomb structure on each of its two from each other facing end faces to adjust the cross section of the shaped activated carbon body to the cross section of the associated connection element one of the associated Connection element separate, independent reduction transition element assigned is. The respective reduction transition element can be made from a suitable one Plastic material can be realized.
Um auch bei einer solchen Ausbildung der zuletzt genannten Art eine unerwünschte Reibung zwischen dem jeweiligen Reduktions-Übergangselement und dem Aktivkohleformkörper zu vermeiden, ist es zweckmäßig, wenn zwischen der jeweiligen Stirnfläche des Aktivkohleformkörpers und der dieser zugewandten Stirnfläche des zugehörigen Reduktions-Übergangselementes ein luftdurchlässiges Dämmelement vorgesehen ist. Dieses Dämmelement kann beispielsweise ebenfalls von einem offenporigen PU-Schaum gebildet sein. To be undesirable even with such a training of the latter type Friction between the respective reduction transition element and the To avoid shaped activated carbon, it is useful if between the respective End face of the shaped activated carbon body and the end face thereof facing the associated reduction transition element an air-permeable insulation element is provided. This insulation element can, for example, also from one open-pored PU foam.
Die beiden Reduktions-Übergangselemente sind von den Anschlußelementen unabhängige getrennte Teile. Das jeweilige Reduktions-Übergangselement weist vom zugehörigen Anschlußelement vorzugsweise einen definierten Abstand auf. Auf diese Weise ist ein gewünschtes Schwingungsdämpfungsverhalten des Aktivkohleformkörpers in Bezug auf die Anschlußelemente der Filtervorrichtung realisierbar. The two reduction transition elements are from the connection elements independent separate parts. The respective reduction transition element points from associated connector preferably on a defined distance. To this One way is a desired vibration damping behavior of the shaped activated carbon body realizable in relation to the connection elements of the filter device.
Bei einer solchen Ausbildung der zuletzt genannten Art, bei der das jeweilige Reduktions-Übergangselement vom zugehörigen Anschlußelement einen definierten Abschluß aufweist, können zur schwingungsdämpfenden Lagerung der Filtervorrichtung Halterungen vorgesehen sein. Diese Halterungen können an den Anschlußelementen angebracht sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Halterungen an den freien Verbindungsabschnitten des Schrumpfschlauches zwischen dem jeweiligen Reduktions-Übergangselement und dem zugehörigen Anschlußelement angebracht sind. Die Halterungen können am Tankentlüftungssystem oder an einer beliebigen anderen Fläche des jeweiligen Fahrzeuges fest montiert sein. Die gewünschte Charakteristik der Schwingungsdämpfung wird durch Wahl des E-Moduls des geschrumpften Schrumpfschlauches und/oder durch die Dimensionierung des Abstandes zwischen dem jeweiligen Reduktions-Übergangselement und dem zugehörigen Anschlußelement, d. h. des entsprechenden freien Verbindungsabschnittes des geschrumpften Schrumpfschlauches eingestellt. With such a training of the latter type, in which the respective Reduction transition element from the associated connection element a defined Has conclusion, can for vibration-damping storage of the filter device Mounts may be provided. These brackets can be attached to the connection elements to be appropriate. Another possibility is that the brackets on the free connecting sections of the shrink tube between the respective Reduction transition element and the associated connecting element are attached. The brackets can be attached to the tank ventilation system or to any other Surface of the respective vehicle must be firmly installed. The desired characteristic of the Vibration damping is shrunk by choosing the modulus of elasticity Shrink tube and / or by dimensioning the distance between the respective reduction transition element and the associated connection element, d. H. of the corresponding free connecting section of the shrunk Heat shrink tubing set.
Eine flexible Anpassung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung an Einbaugegebenheiten eines Fahrzeuges ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß der eine Wabenstruktur aufweisende Aktivkohleformkörper aus mindestens zwei Aktivkohleteilkörpern besteht, die voneinander beabstandet in den Schrumpfschlauch eingeschrumpft sind. Dabei ist es möglich, daß zwischen benachbarten Aktivkohleteilkörpern in den Schrumpfschlauch Rohrzwischenstücke eingeschrumpft sind. Bei einer solchen Ausbildung der zuletzt genannten Art ist es zweckmäßig, wenn die Umfangskontur der Rohrzwischenstücke und die Umfangsrandkontur der jeweils zugehörigen beiden Aktivkohleteilkörper aneinander angepaßt sind, um optimale Strömungsverhältnisse in der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zu erzielen. Das jeweilige Rohrzwischenstück kann an den gegebenen Fahrzeug-Einbauraum für die Filtervorrichtung angepaßt geformt sein. Das heißt, die Rohrzwischenstücke können als gleichförmige Rohr-Bogenstücke oder als willkürlich geformte Rohrkörper ausgebildet sein. A flexible adaptation of the filter device according to the invention Installation conditions of a vehicle is possible according to the invention in that the an activated carbon molded body comprising at least two of honeycomb structures Activated carbon partial bodies, which are spaced apart in the shrink tube are shrunk. It is possible that between neighboring Activated carbon parts are shrunk into the shrink tube intermediate pipe pieces are. With such a training of the latter type, it is useful if the circumferential contour of the pipe intermediate pieces and the circumferential edge contour of each associated two activated carbon part body are adapted to each other to optimal To achieve flow conditions in the filter device according to the invention. The respective pipe adapter can be given to the vehicle installation space for the Filter device to be shaped. This means that the pipe adapters can be used as uniform pipe elbows or formed as an arbitrarily shaped tubular body his.
Auch bei einer solchen Ausbildung der zuletzt genannten Art mit Aktivkohleteilkörpern und Rohrzwischenstücken ist es zur Vermeidung einer unerwünschten Reibung zwischen den Aktivkohleteilkörpern und den Rohrzwischenstücken zweckmäßig, wenn zwischen der jeweiligen Stirnfläche des Aktivkohleformkörpers und der dieser zugewandten Stirnfläche des zugehörigen Rohrzwischenstückes ein luftdurchlässiges Dämmelement vorgesehen ist. Auch diese zuletzt genannten Dämmelemente bestehen zweckmäßigerweise aus einem offenporigen Kunststoffschaummaterial wie einem offenporigen PU-Schaum. Even with such a design of the latter type with activated carbon partial bodies and pipe adapters is there to avoid unwanted friction between the activated carbon partial bodies and the pipe spacers useful if between the respective end face of the shaped activated carbon body and the one facing it An air-permeable insulation element on the end face of the associated pipe intermediate piece is provided. These latter insulation elements also exist expediently from an open-pore plastic foam material such as one open pore PU foam.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß benachbarte Aktivkohleteilkörper nicht durch Rohrzwischenstücke voneinander beabstandet sind, sondern direkt und unmittelbar durch Abschnitte reduzierten Querschnittes des geschrumpften Schrumpfschlauches. Zur Realisierung einer solchen erfindungsgemäßen Filtervorrichtung der zuletzt genannten Art werden die Aktivkohleteilkörper und die beiden Anschlußelemente in einen Schrumpfschlauch eingebracht und der Schrumpfschlauch durch Beaufschlagung mit Heißluft geschrumpft, wobei sich der Schrumpfschlauch an die Aktivkohleteilkörper und an die Anschlußelemente eng und abdichtend anlegt. Im noch heißen Zustand wird dann eine Verstreckung vorgenommen, d. h. die Anschlußelemente werden voneinander weg bewegt, wobei sich auch die Aktivkohleteilkörper voneinander weg bewegen. Hierbei ergeben sich zwischen den Aktivkohleteilkörpern konkave Übergänge in Gestalt von Rotationsparaboloiden. Der Abstand zwischen den Aktivkohleteilkörpern kann hierbei durch den Verstreckungsgrad und durch die Gesamtlänge des zur Anwendung gelangenden Schrumpfschlauches eingestellt werden. Die verstreckte Filtervorrichtung wird anschließend mit Kaltluft oder mit kaltem Wasser abgeschreckt, so daß der Schrumpfschlauch seine Form behält. Die Flexibilität der solchermaßen hergestellten erfindungsgemäßen Filtervorrichtung kann durch den Elastizitätsmodul (E-Modul) des geschrumpften Schrumpfschlauches eingestellt werden. According to the invention, it is also possible that adjacent activated carbon partial bodies do not pass through Tube spacers are spaced apart, but directly and immediately through sections of reduced cross-section of the shrunk shrink tube. to Realization of such a filter device according to the invention of the latter Kind are the activated carbon part body and the two connection elements in one Shrink tube inserted and the shrink tube by applying Hot air shrunk, with the shrink tube attached to the activated carbon body and tightly and sealingly applied to the connection elements. Then in the still hot state made a stretch, d. H. the connecting elements are moved away from each other moves, with the activated carbon body moving away from each other. in this connection there are concave transitions between the activated carbon partial bodies in the form of Paraboloid of revolution. The distance between the activated carbon partial bodies can be here by the degree of stretching and by the total length of the application incoming shrink tube can be adjusted. The stretched filter device is then quenched with cold air or cold water so that the Shrink tubing keeps its shape. The flexibility of so manufactured filter device according to the invention can by the elastic modulus (E-module) of shrunk shrink tube can be adjusted.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise Verwendung bei einem Tankentlüftungssystem eines Fahrzeuges finden. The filter device according to the invention can be used in a particularly advantageous manner Find use in a vehicle tank ventilation system.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausbildungen der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung. Es zeigen: Further details, features and advantages result from the following Description of the schematically illustrated in the drawing filter device according to the invention. Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Filtervorrichtung, Fig. 1 is a schematic view of a first embodiment of the filter device,
Fig. 2 in einer der Fig. 1 ähnlichen schematischen Ansicht eine zweite Ausbildung der Filtervorrichtung, A second embodiment of Fig. 2 in one of the Fig. 1 similar schematic view of the filter device,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Filtervorrichtung in einer den Fig. 1 und 2 ähnlichen Ansicht, Fig. 3 shows a third embodiment of the filter device in a FIGS. 1 and 2 similar view,
Fig. 4 eine Diagrammdarstellung der n-Butan-Durchbruchkurve für einen Adsorptions-Desorptionszyklus eines bekannten Aktivkohleformkörpers beispielsweise gemäß der eingangs zitierten US-A 5 914 294 relativ kleiner Aktivkohlequantität im Vergleich mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, Fig. 4 is a diagrammatic representation of the n-butane breakthrough curve for an adsorption-desorption cycle of a known activated charcoal molded body, for example, according to the cited US-A 5,914,294 relatively small activated carbon quantity in comparison with an inventive filter apparatus,
Fig. 5 eine Diagrammdarstellung der Toluol-Durchbruchkurve für einen Adsorptions-Desorptionszyklus eines Aktivkohleformkörpers gemäß der US-A 5 914 294 im Vergleich mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, Fig. 5 is a diagrammatic representation of the toluene breakthrough curve for an adsorption-desorption cycle of an activated carbon article according to the US-A 5,914,294 in comparison with an inventive filter apparatus,
Fig. 6 eine Diagrammdarstellung der n-Butan-Durchbruchkurve eines Aktivkohleformkörpers gemäß US-A 5 914 294 mit 35 Gew.-% Aktivkohleanteil und einer Länge von 10 cm im Vergleich mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mit einem Aktivkohleformkörper gleicher Wabenstruktur mit einem Aktivkohleanteil von 60 Gew.-% und einer Länge von nur 5 cm, und Fig. 6 is a diagrammatic representation of the n-butane breakthrough curve of an activated carbon article according to US-A 5,914,294 with 35 wt .-% activated carbon content and a length of 10 cm in comparison with an inventive filter apparatus comprising a shaped activated carbon of the same honeycomb structure having an activated carbon content of 60 wt .-% and a length of only 5 cm, and
Fig. 7 die Sorptionskurven der beiden miteinander verglichenen Filtervorrichtungen für Toluol, wobei die Testparameter den Testparametern gemäß Fig. 5 entsprechen. FIG. 7 shows the sorption curves of the two filter devices for toluene compared with one another, the test parameters corresponding to the test parameters according to FIG. 5.
Fig. 1 zeigt eine Ausbildung der Filtervorrichtung 10 mit einem Aktivkohleformkörper 12 der eine Wabenstruktur aufweist. Die Wabenstruktur ist durch dünne, voneinander gleichmäßig beabstandete Linien schematisch angedeutet. Der Aktivkohleformkörper 12 weist zwei voneinander abgewandte Stirnflächen 14 auf, zwischen welchen sich Durchgangskanäle der Wabenstruktur des Aktivkohleformkörpers 12 erstrecken. Fig. 1 shows an embodiment of the filter device 10 with a shaped activated carbon 12 of a honeycomb structure having. The honeycomb structure is schematically indicated by thin lines that are evenly spaced from one another. The shaped activated carbon body 12 has two end faces 14 facing away from one another, between which through channels of the honeycomb structure of the shaped activated carbon body 12 extend.
Die Filtervorrichtung 10 weist ein anströmseitiges Anschlußelement 16 und ein abströmseitiges Anschlußelement 18 auf. Ein Abdichtelement 20 umgibt den Aktivkohleformkörper 12, es ist mit dem anströmseitigen Anschlußelement 16 und mit dem abströmseitigen Anschlußelement 18 abdichtend verbunden. Das Abdichtelement 20 ist von einem Schrumpfschlauch 22 gebildet, in den der Aktivkohleformkörper 12eingeschrumpft ist und der auf die Anschlußelemente 16 und 18 abdichtend aufgeschrumpft ist. The filter device 10 has an upstream connection element 16 and an outflow connection element 18 . A sealing element 20 surrounds the shaped activated carbon body 12 , it is sealingly connected to the upstream connection element 16 and to the downstream connection element 18 . The sealing element 20 is formed by a shrink tube 22 , into which the shaped activated carbon body 12 is shrunk and which is shrunk onto the connecting elements 16 and 18 in a sealing manner.
Dem Aktivkohleformkörper 12 ist an jeder seiner beiden voneinander abgewandten Stirnflächen 14 zur Anpassung des Querschnitts des Aktivkohleformkörpers 12 an den Querschnitt des zugehörigen Anschlußelementes 16 oder 18 ein Reduktions- Übergangselement 24 zugeordnet. Zwischen dem jeweiligen Reduktions- Übergangselement 24 und der dazu benachbarten Stirnfläche 14 des Aktivkohleformkörpers 12 ist ein luftdurchlässiges Dämmelement 26 angeordnet, das aus einem kraftstoffbeständigen offenporigen Kunststoffschaum, wie einem PU-Schaum, besteht. Mit Hilfe der luftdurchlässigen Dämmelemente 26 wird zwischen dem Aktivkohleformkörper 12 bzw. der entsprechenden Stirnfläche 14 des Aktivkohleformkörpers 12 und dem zugehörigen Reduktions-Übergangselement 24 eine unerwünschte Reibung verhindert. Jedes der beiden Reduktions-Übergangselemente 24 ist mit seiner dem Aktivkohleformkörper 12 zugewandten Stirnfläche 28 an den Umfangsrand der Stirnfläche 14 des Aktivkohleformkörper 12 angepaßt. Die davon abgewandte zweite Stirnfläche 30 des jeweiligen Reduktions-Übergangselementes 24 ist an das zugehörige Anschlußelement 16 oder 18 angepaßt. A reduction transition element 24 is assigned to the activated carbon molded body 12 on each of its two end faces 14 facing away from one another in order to adapt the cross section of the activated carbon molded body 12 to the cross section of the associated connecting element 16 or 18 . An air-permeable insulation element 26 , which consists of a fuel-resistant, open-pored plastic foam, such as a PU foam, is arranged between the respective reduction transition element 24 and the adjacent end face 14 of the shaped activated carbon body 12 . With the aid of the air-permeable insulation elements 26 , undesired friction is prevented between the shaped activated carbon body 12 or the corresponding end face 14 of the shaped activated carbon body 12 and the associated reduction transition element 24 . Each of the two reduction transition elements 24 is adapted with its end face 28 facing the shaped activated carbon body 12 to the peripheral edge of the end face 14 of the shaped activated carbon body 12 . The second end face 30 of the respective reduction transition element 24 facing away from it is adapted to the associated connection element 16 or 18 .
Das jeweilige Reduktions-Übergangselement 24 weist vom zugehörigen Anschlußelement 16, 18 einen definierten Abstand auf, der durch die Pfeillinien 32 und 34 verdeutlicht ist. Der Schrumpfschlauch 22 überbrückt die genannten Abstände 32 und 34. Am jeweiligen freien Verbindungsabschnitt 36, 38 des geschrumpften Schrumpfschlauches 22 ist jeweils eine Halterung 40 angebracht. Die Halterungen 40 können beispielsweise auch im Bereich der Anschlußelemente 16, 18 angebracht sein. Mit Hilfe der Halterungen 40 ergibt sich eine schwingungsgedämpfte Lagerung der Filtervorrichtung 10. Die Halterungen 40 können entweder an einem Fahrzeug- Tankentlüftungssystem oder an einer beliebigen anderen Fläche fest montiert sein. Die gewünschte Charakteristik der Schwingungsdämpfung wird durch Wahl des E-Moduls des geschrumpften Schrumpfschlauches 22 und/oder durch die Einstellung des Abstandes 32, 34 zwischen den Anschlußelementen 16, 18 und den Reduktions- Übergangselementen 24 bzw. den Halterungen 40 eingestellt. The respective reduction transition element 24 has a defined distance from the associated connection element 16 , 18 , which is illustrated by the arrow lines 32 and 34 . The shrink tube 22 bridges the distances 32 and 34 . A holder 40 is attached to the respective free connecting section 36 , 38 of the shrunk shrinkable tube 22 . The brackets 40 can for example also be attached in the area of the connection elements 16 , 18 . With the help of the brackets 40 , a vibration-damped mounting of the filter device 10 results. The brackets 40 can either be fixedly mounted on a vehicle tank ventilation system or on any other surface. The desired characteristic of the vibration damping is set by choosing the modulus of elasticity of the shrunk shrinkable tube 22 and / or by adjusting the distance 32 , 34 between the connecting elements 16 , 18 and the reduction transition elements 24 or the brackets 40 .
Zur Realisierung der Filtervorrichtung 10 werden in den Schrumpfschlauch 22 im Originalzustand der Aktivkohleformkörper 12, die luftdurchlässigen Dämmelemente 26 und die Reduktions-Übergangselemente eingebracht. Anschließend werden die Anschlußelemente 16 und 18 eingesteckt. Danach wird der Schrumpfschlauch mit Heißluft beaufschlagt, so daß der Schrumpfschlauch 22 schrumpft und sich eng und dicht an den Aktivkohleformkörper 12, die Reduktions-Übergangselemente 24 und die Anschlußelemente 16 und 18 anschmiegt. Anschließend erfolgt eine schnelle Abkühlung des Schrumpfschlauches 22 beispielsweise mit Hilfe von Kühlluft oder mittels Kühlwasser. Die solchermaßen hergestellte Filtervorrichtung wird dann mit den Halterungen 40 verbunden. To implement the filter device 10 , the activated carbon molded body 12 , the air-permeable insulation elements 26 and the reduction transition elements are introduced into the shrink tube 22 in the original state. Then the connecting elements 16 and 18 are inserted. Then the shrink tube is subjected to hot air, so that the shrink tube 22 shrinks and clings closely and tightly to the shaped activated carbon body 12 , the reduction transition elements 24 and the connecting elements 16 and 18 . The shrink tube 22 is then rapidly cooled, for example with the aid of cooling air or by means of cooling water. The filter device produced in this way is then connected to the holders 40 .
Fig. 2 zeigt eine Ausbildung der Filtervorrichtung 10, bei der der Aktivkohleformkörper aus Aktivkohleteilkörpern 42 besteht, die jeweils eine Wabenstruktur aufweisen, deren Kanäle - wie in Fig. 1 - durch dünne zueinander parallele Linien verdeutlicht sind. Bei dieser Ausbildung sind die Aktivkohleteilkörper 42 voneinander mittels des geschrumpften Schrumpfschlauches 22 beabstandet. Der geschrumpfte Schrumpfschlauch 22 liegt an den Anschlußelementen 16 und 18 der Filtervorrichtung 10 eng und abdichtend an. FIG. 2 shows an embodiment of the filter device 10 , in which the shaped activated carbon body consists of partial activated carbon bodies 42 , each of which has a honeycomb structure, the channels of which - as in FIG. 1 - are illustrated by thin parallel lines. In this embodiment, the activated carbon partial bodies 42 are spaced apart from one another by means of the shrunk shrink tube 22 . The shrunk shrink tube 22 lies tightly and sealingly on the connection elements 16 and 18 of the filter device 10 .
Zur Realisierung der Filtervorrichtung 10 gemäß Fig. 2 wird wie folgt vorgegangen: Die Aktivkohleteilkörper 42 werden in den Schrumpfschlauch 22 im nicht geschrumpften Originalzustand eingebracht. Anschließend wird der Schrumpfschlauch 22 mit Heißluft beaufschlagt, wobei die Temperatur der Heißluft über der Schrumpfungstemperatur des Schrumpfschlauches 22 liegt. Durch Verstrecken im noch heißen Zustand des Schrumpfschlauches 22; d. h. durch Auseinanderbewegen der Anschlußelemente 16 und 18 in Richtung der voneinander abgewandten Pfeile 44 ergeben sich zwischen benachbarten Aktivkohleteilkörpern 42 und zwischen den Anschlußelementen 16, 18 und den dazu benachbarten Aktivkohleteilkörpern 42 eingezogene Übergänge 46 zwischen benachbarten Aktivkohleteilkörpern 42 und eingezogene Übergänge 48 zwischen den Anschlußelementen 16, 18 und den dazu benachbarten Aktivkohleteilkörpern 42, wobei die Aktivkohleteilkörper 42 in Bezug zueinander und in Bezug zu den Anschlußelementen 16 und 18 wunschgemäß fixiert sind, nachdem der Schrumpfschlauch 22 nach dem Verstecken mit Kaltluft oder mit kaltem Wasser abgeschreckt wird. Die eingezogenen Übergänge 46 bilden Rotationsparaboloide. Die eingezogenen Übergänge 48 bilden Rotationsparaboloidhälften. Die Flexibilität der solchermaßen hergestellten Filtervorrichtung kann durch den E-Modul des geschrumpften Schrumpfschlauches 42 eingestellt werden. Der Abstand zwischen den Aktivkohleteilkörpern 42 kann durch den Verstreckungsgrad und durch die Gesamtlänge des zur Anwendung gelangenden Schrumpfschlauches 22 eingestellt werden. The procedure for realizing the filter device 10 according to FIG. 2 is as follows: The activated carbon partial bodies 42 are introduced into the shrink tube 22 in the unshrunk original state. The shrink tube 22 is then subjected to hot air, the temperature of the hot air being above the shrinking temperature of the shrink tube 22 . By stretching the shrink tube 22 ; ie moving apart the connecting elements 16 and 18 in the direction of the arrows 44 facing away from each other results in transitions 46 between adjacent activated carbon partial bodies 42 and between the connecting elements 16 , 18 and the adjacent activated carbon partial bodies 42 between adjacent activated carbon partial bodies 42 and drawn transitions 48 between the connecting elements 16 , 18 and the adjacent activated carbon partial bodies 42 , the activated carbon partial bodies 42 being fixed as desired in relation to one another and in relation to the connecting elements 16 and 18 after the shrink tube 22 is quenched with cold air or with cold water after being hidden. The retracted transitions 46 form paraboloid of revolution. The drawn transitions 48 form paraboloid of revolution halves. The flexibility of the filter device produced in this way can be adjusted by the modulus of elasticity of the shrunk shrink tube 42 . The distance between the activated carbon partial bodies 42 can be adjusted by the degree of stretching and by the total length of the shrink tube 22 used.
Fig. 3 verdeutlicht eine Ausbildung der Filtervorrichtung 10, bei der der Aktivkohleformkörper aus Aktivkohleteilkörpern 42 - ähnlich wie bei der Filtervorrichtung 10 gemäß Fig. 2 - besteht. Zwischen benachbarten Aktivkohleteilkörpern 42 mit Wabenstruktur, wobei die Durchgangskanäle wiederum durch dünne Linien verdeutlicht sind, sind bei dieser Filtervorrichtung 10 Rohrzwischenstücke 50 vorgesehen. Die Umfangskontur der Rohrzwischenstücke 50 und die Umfangsrandkontur der jeweils zugehörigen beiden Aktivkohleteilkörper 42 sind aneinander angepaßt. Die Rohrzwischenstücke 50 können - in Anpassung an den jeweiligen Einbauraum für die Filtervorrichtung 10 - beliebig geformt sein. FIG. 3 illustrates an embodiment of the filter device 10 in which the shaped activated carbon body consists of partial activated carbon bodies 42 - similar to the filter device 10 according to FIG. 2. Between adjacent activated carbon partial bodies 42 with a honeycomb structure, the passage channels again being illustrated by thin lines, 10 pipe intermediate pieces 50 are provided in this filter device. The circumferential contour of the pipe intermediate pieces 50 and the circumferential edge contour of the respectively associated two activated carbon part bodies 42 are matched to one another. The pipe intermediate pieces 50 can - in adaptation to the respective installation space for the filter device 10 - be shaped as desired.
Um eine Reibung zwischen den Stirnflächen 52 der Aktivkohleteilkörper 42 und den Rohrzwischenstücken 50 zu vermeiden, ist zwischen der jeweiligen Stirnfläche 52 des Aktivkohleformkörpers 42 und der dieser zugewandten Stirnfläche 54 des zugehörigen Rohrzwischenstückes 50 ein luftdurchlässiges Dämmelement 26 vorgesehen. A friction between the end surfaces 52 of the activated carbon body part 42 and the tubular spacers 50 to avoid is provided an air permeable insulating element 26 between the respective end surface 52 of the shaped activated carbon 42 and the facing end face 54 of the associated tubular intermediate piece 50th
Wenn keine schwingungsgedämpfte Lagerung der Filtervorrichtung 10 erforderlich ist, dann können die Anschlußelemente 16 und 18 zur Anpassung ihres Anschlußquerschnittes an den Querschnitt des Aktivkohleformkörpers bzw. zur Anpassung ihres Anschlußquerschnittes an den Querschnitt des jeweils zugehörigen Aktivkohleteilkörpers 42 jeweils mit einer dem Aktivkohleformkörper (12) bzw. Aktivkohleteilkörper (42) zugewandten Erweiterung 56 ausgebildet sein. Was gemäß Fig. 3 für die Aktivkohleteilkörper 42 gilt, gilt selbstverständlich auch für den Aktivkohleformkörper 12 gemäß Fig. 1, d. h. bei der Filtervorrichtung 10 gemäß Fig. 1 können die Anschlußelemente 16 und 18 direkt und unmittelbar mit Erweiterungen 56 ausgebildet sein, d. h. die Anschlußelemente 16 und 18 können integral mit den Reduktions-Übergangselementen 24 gestaltet sein. If no vibration-damped mounting of the filter device 10 is required, then the connecting elements 16 and 18 can be adapted to adapt their connecting cross-section to the cross-section of the shaped activated carbon body or to adapt their connecting cross-section to the cross-section of the associated activated carbon part body 42, each with a shaped activated carbon body ( 12 ) or Activated carbon part body ( 42 ) facing extension 56 may be formed. What is true in FIG. 3 for the activated carbon body part 42, 1 is also part of the shaped activated carbon 12 shown in FIG., That is, in the filter device 10 of FIG. 1, the connecting elements can be 16 and 18 are formed directly and immediately with extensions 56, that is, the connecting elements 16 and 18 may be integrally formed with the reduction transition elements 24 .
Zwischen den Erweiterungen 56 der Anschlußelemente 16 und 18 und den zugehörigen Aktivkohleteilkörpern 42 sind ebenfalls luftdurchlässige Dämmelemente 26 vorgesehen. Air-permeable insulation elements 26 are also provided between the extensions 56 of the connection elements 16 and 18 and the associated activated carbon partial bodies 42 .
Der Schrumpfschlauch 22 bedeckt bei der Ausbildung gemäß Fig. 3 die Aktivkohleteilkörper 42 und die zwischen diesen vorgesehenen Rohrzwischenstücke 50 und dichtet diese gegen die Umgebung ab. Der Schrumpfschlauch 22 bedeckt außerdem die Anschlußelemente 16 und 18 und liegt an diesen abdichtend eng an. Eine solche Filtervorrichtung 10 eignet sich zum Einbau in jeden beliebigen vorgegebenen Einbauraum eines Fahrzeugs. In the embodiment according to FIG. 3, the shrink tube 22 covers the activated carbon part body 42 and the pipe intermediate pieces 50 provided between them and seals them from the environment. The shrink tube 22 also covers the connection elements 16 and 18 and lies tightly against them in a sealing manner. Such a filter device 10 is suitable for installation in any given installation space of a vehicle.
Unabhängig von der jeweiligen Ausbildung der Filtervorrichtung 10 ergibt sich eine vollflächige und homogene Abdichtung des eine Wabenstruktur aufweisenden Aktivkohleformkörpers bzw. der eine Wabenstruktur aufweisenden Aktivkohleteilkörper zur Umgebung hin und zu den Anschlußelementen 16 und 18. Ein ganz erheblicher Vorteil ergibt sich durch die schwingungsgedämpfte Lagerung der Filtervorrichtung 10, weil bei einer solchen schwingungsgedämpften Lagerung die mechanische Eigenstabilität des Aktivkohleformkörpers bzw. der Aktivkohleteilkörper reduziert werden kann. Durch eine solche Reduktion der mechanischen Eigenstabilität ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Aktivkohleanteil im Aktivkohleformkörper bzw. in den Aktivkohleteilkörpern zu erhöhen, wodurch die Sorptionsleistung der Filtervorrichtung 10 wesentlich erhöht wird. Hierdurch ist es wiederum möglich, das Volumen der Filtervorrichtung 10 zu verkleinern. Insbesondere ist es möglich, bei gleicher Anströmfläche die Filtertiefe, d. h. die Abmessung des Filterkörpers 12 zwischen den Stirnflächen 14 bzw. die Abmessungen der Aktivkohleteilkörper 42 zwischen den Stirnflächen 52 zu reduzieren. Dadurch ist eine flexible Anpassung an gegebene Einbauräume möglich. Eine optimale Anpassung an die jeweilige Einbausituation in einem Kraftfahrzeug ergibt sich, wenn der Aktivkohleformkörper 12 in Aktivkohleteilkörper 42 unterteilt ist, und wenn diese zu einem flexiblen Schlauchfilter gestaltet sind. Durch die flexiblen Zwischenräume zwischen den Aktivkohleteilkörpern 42 ergibt sich zwar wiederum eine Erhöhung des Gesamtvolumens der Filtervorrichtung 10, durch die Volumeneinsparung bei den Aktivkohleteilkörpern 42 aufgrund des höheren Aktivkohlegehaltes wird dieser Effekt jedoch wieder neutralisiert, so daß insgesamt bei Beibehaltung des Gesamtvolumens der Filtervorrichtung 10 eine flexible Ausführungsform möglich ist. Regardless of the particular design of the filter device 10 , there is a full-surface and homogeneous sealing of the shaped active carbon body having a honeycomb structure or of the activated carbon partial body having a honeycomb structure to the surroundings and to the connection elements 16 and 18 . A very considerable advantage results from the vibration-damped mounting of the filter device 10 , because with such a vibration-damped mounting the mechanical intrinsic stability of the shaped activated carbon body or the activated carbon partial body can be reduced. Such a reduction in the mechanical intrinsic stability advantageously makes it possible to increase the proportion of activated carbon in the shaped activated carbon body or in the activated carbon partial bodies, as a result of which the sorption performance of the filter device 10 is substantially increased. This in turn makes it possible to reduce the volume of the filter device 10 . In particular, it is possible to reduce the filter depth, ie the dimension of the filter body 12 between the end faces 14 or the dimensions of the activated carbon partial bodies 42 between the end faces 52 , with the same inflow area. This allows flexible adaptation to the given installation space. An optimal adaptation to the respective installation situation in a motor vehicle results if the shaped activated carbon body 12 is divided into partial activated carbon body 42 and if these are designed to be a flexible bag filter. Due to the flexible spaces between the activated carbon sub-bodies 42 there is again an increase in the total volume of the filter device 10 , the volume savings in the activated carbon sub-bodies 42 due to the higher activated carbon content neutralize this effect again, so that a flexible overall while maintaining the total volume of the filter device 10 Embodiment is possible.
Nachfolgend werden - auch unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 - zwei Ausführungsbeispiele zur weiteren Verdeutlichung des Erfindungsgedankens beschrieben. Below - also with reference to FIGS. 4 to 7 - two exemplary embodiments are described to further clarify the inventive concept.
Ein Aktivkohleformkörper mit einer Wabenstruktur, der einen Durchmesser 2, 5 cm, eine Länge von 10 cm und eine Zelldichte von 62 Zellen/cm2 (= 400 cpsi), und der nach dem in der eingangs erwähnten älteren Patentanmeldung 101 04 882.3 beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, weist einen Aktivkohleanteil von 60 Gew.-%, einen Glasfaseranteil von 5,6 Gew.-%, einen Tonanteil von 25 Gew.-% und einen Anteil an Glaskohlenstoff (karbonisiertes Phenolharz) von 7,9 Gew.-% auf. Die Kombination der Füllstoffe Ton und Glasfaser in Verbindung mit dem Glaskohlenstoffgerüst ergibt einen formstabilen Aktivkohleformkörper. Aufgrund seines hohen Aktivkohleanteiles von 60 Gew.-% ist seine mechanische Stabilität jedoch geringer als die eines vergleichbaren Aktivkohleformkörpers mit Wabenstruktur mit maximal 35 Gew.-% Aktivkohle gemäß der eingangs zitierten US-A 5 914 294. Der Aktivkohleformkörper 12 ist - wie in Fig. 1 dargestellt - mit Hilfe eines Schrumpfschlauches mit zwei Reduktions-Übergangselementen und mit zwei Anschlußelementen dicht verbunden. Die luftdurchlässigen Dämmelemente 26 sind von offenporigem PU-Schaum gebildet, sie weisen eine Dicke von 2 mm auf. Bei dem Schrumpfschlauch 22 handelt es sich um einen Vitonschlauch mit einer Schrumpfungsrate von 2 : 1 bei einer Schrumpftemperatur von 175°C. An activated carbon molded body with a honeycomb structure, which has a diameter of 2.5 cm, a length of 10 cm and a cell density of 62 cells / cm 2 (= 400 cpsi), and which is produced by the process described in the earlier mentioned patent application 101 04 882.3 has an activated carbon fraction of 60% by weight, a glass fiber fraction of 5.6% by weight, a clay fraction of 25% by weight and a proportion of glassy carbon (carbonized phenolic resin) of 7.9% by weight , The combination of the fillers clay and glass fiber in connection with the glass carbon structure results in a dimensionally stable activated carbon molded body. Due to its high carbon proportion of 60 wt .-% its mechanical stability is however lower than that of the cited US-A 5 914 294. The activated carbon article 12 is of a similar activated carbon article having a honeycomb structure with a maximum of 35 wt .-% of active carbon according to - as shown in Figure illustrated. 1 - with the help of a shrink tube with two reduction-transition elements and tightly connected to two connecting elements. The air-permeable insulation elements 26 are formed from open-pore PU foam and have a thickness of 2 mm. The shrink tube 22 is a Viton tube with a shrinkage rate of 2: 1 at a shrink temperature of 175 ° C.
In Fig. 4 ist die n-Butan-Durchbruchkurve für einen Adsorptions-Desorptionszyklus bei folgenden Bedingungen dargestellt: Anströmkonzentration = 80 ppmV n-Butan; Luftfeuchtigkeit = 25%; Temperatur = 23°C; Volumenstrom = 40 l/min. In Fig. 4 ist die Durchbruchkurve eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers und eines Wabenkörpers gemäß US A 5 914 294, d. h. mit nur 35 Gew.-% Aktivkohle dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, wie stark die Adsorptionskapazität gegenüber n-Butan aufgrund des sehr viel niedrigeren Aktivkohleanteiles abnimmt. Dabei stellt die mit der Bezugsziffer 58 bezeichnete strichlierte Linie die n-Butan-Durchbruchkurve eines bekannten Aktivkohlekörpers gemäß der US-A 5 914 294 mit einem Aktivkohleanteil von 35 Gew.-% und die mit der Bezugsziffer 60 bezeichnete durchgezogene Linie die n-Butan- Durchbruchkurve eines gleich großen Aktivkohleformkörpers mit Wabenstruktur mit einem Aktivkohleanteil von 60 Gew.-%. In FIG. 4, the n-butane breakthrough curve is shown for an adsorption-desorption cycle at the following conditions: Anströmkonzentration = 80 ppmv n-butane; Air humidity = 25%; Temperature = 23 ° C; Volume flow = 40 l / min. In FIG. 4, the breakthrough curve of a honeycomb body according to the invention and a honeycomb body according to US 5,914,294 A, that is shown with only 35 wt .-% activated charcoal. It can be clearly seen how much the adsorption capacity compared to n-butane decreases due to the much lower proportion of activated carbon. The dashed line denoted by reference number 58 represents the n-butane breakthrough curve of a known activated carbon body according to US Pat. No. 5,914,294 with an activated carbon content of 35% by weight and the solid line denoted by reference number 60 represents the n-butane Breakthrough curve of an activated carbon molded body of the same size with a honeycomb structure with an activated carbon content of 60% by weight.
Fig. 5 verdeutlicht die Durchbruchkurven der beiden oben genannten Filter für einen Sorptionstest mit Toluol. Bei diesem Sorptionstest wurden die folgenden Parameter eingestellt: Anströmkonzentration = 80 ppmV Toluol, Luftfeuchtigkeit = 50%; Temperatur = 23°C; Volumenstrom = 20 l/min bei Adsorption und 40 l/min bei Desorption. Die mit der Bezugsziffer 60 bezeichnete durchgezogene Linie stellt die Durchbruchkurve für einen Adsorptions-Desorptionszyklus einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mit den oben beschriebenen Parametern und die mit der Bezugsziffer 58 bezeichnete strichlierte Linie stellt die entsprechende Durchbruchkurve eines bekannten Aktivkohleform- bzw. Wabenkörpers gemäß der US-A 5 914 294 mit den oben angegebenen gleichen Dimensionen dar. Die Kurven 58 und 60 verdeutlichen, daß auch für höhersiedende Substanzen wie Toluol der Unterschied in der Sorptionskapazität sehr hoch ist. Während bei dem erfindungsgemäßen Filter mit einem Aktivekohleanteil von 60 Gew.-% (Kurve 60) nach zwei Stunden Beladung noch kein signifikanter Durchbruch zu erkennen ist, ist der Filter mit einem Aktivkohleanteil von 35 Gew.-% entsprechend der strichlierten Linie 58 schon zur Hälfte gesättigt. Fig. 5 illustrates the break-through curves of the two filters mentioned above for a sorption with toluene. The following parameters were set in this sorption test: inflow concentration = 80 ppmV toluene, air humidity = 50%; Temperature = 23 ° C; Volume flow = 20 l / min with adsorption and 40 l / min with desorption. The solid line denoted by reference number 60 represents the breakthrough curve for an adsorption-desorption cycle of a filter device according to the invention with the parameters described above, and the dashed line denoted by reference number 58 represents the corresponding breakthrough curve of a known activated carbon shaped or honeycomb body according to US Pat 914 294 with the same dimensions given above. Curves 58 and 60 illustrate that the difference in the sorption capacity is also very high for higher-boiling substances such as toluene. While in the filter according to the invention with an active carbon content of 60% by weight (curve 60 ) no significant breakthrough can be seen after two hours of loading, the filter with an active carbon content of 35% by weight is already half according to the broken line 58 saturated.
Ein erfindungsgemäßer Aktivkohleformkörper mit Wabenstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 mit einem Aktivkohleanteil von 60 Gew.-%, jedoch mit auf die Hälfte reduzierter Länge, d. h. mit einer Länge von 5 cm und somit mit dem halben Volumen, wird mit einem Aktivkohleform- d. h. Wabenkörper gleichen Durchmessers und einer Länge von 10 cm gemäß US-A 5 914 294, d. h. mit einem Aktivkohleanteil von 35 Gew.-% verglichen. Die entsprechenden Durchbruchkurven für n-Butan sind in Fig. 6 dargestellt. Die durchgezogene Linie 60 ist die Durchbruchkurve des erfindungsgemäßen Wabenkörpers halben Volumens mit einem Aktivkohleanteil von 60 Gew.-% und die strichlierte Linie 58 entspricht der Durchbruchkurve 58 gemäß Fig. 4. Die Kurven 58 und 60 gemäß Fig. 6 verdeutlichen, daß mit einem entsprechend höheren Aktivkohleanteil dieselbe Adsorptionsleistung mit einem kleineren Volumen erreicht werden kann. An activated carbon shaped body according to the invention with a honeycomb structure according to embodiment 1 with an activated carbon content of 60% by weight, but with a length reduced to half, ie with a length of 5 cm and thus with half the volume, is made with an activated carbon shape - ie honeycomb body of the same diameter and a length of 10 cm according to US Pat. No. 5,914,294, ie compared with an activated carbon content of 35% by weight. The corresponding breakthrough curves for n-butane are shown in FIG. 6. The solid line 60 is the breakthrough curve of the honeycomb body according to the invention half the volume with an activated carbon content of 60 wt .-%, and the broken line 58 corresponds to the breakthrough curve 58 according to Fig. 4. The curves 58 and 60 in FIG. 6 to illustrate that with an appropriately higher proportion of activated carbon the same adsorption performance can be achieved with a smaller volume.
In Fig. 7 sind die Sorptionskurven der beiden oben vergleichend beschriebenen
Filtervorrichtungen für Toluol dargestellt. Dabei sind die Testparameter bezüglich
Toluol-Anströmkonzentration, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Volumenstrom bei
Adsorption und bei Desorption gleich wie die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen
Testparameter. Die Kurve 62 entspricht hierbei einer Filterlänge bzw. -tiefe von 5 cm
und die Kurve 64 einer Filterlänge bzw. -tiefe von 10 cm. Aus dieser Figur wird
ersichtlich, daß auch für höher siedendes Gas wie Toluol mit einem deutlich geringeren
Filtervolumen die gleiche Sorptionsleistung erzielt werden kann.
Bezugsziffernliste
10 Filtervorrichtung
12 Aktivkohleformkörper mit Wabenstruktur (von 10)
14 Stirnflächen (von 12)
16 anströmseitiges Anschlußelement (von 10)
18 abströmseitiges Anschlußelement (von 10)
20 Abdichtelement (von 10)
22 Schrumpfschlauch (von 20)
24 Reduktions-Übergangselement (von 10)
26 luftdurchlässiges Dämmelement (von 10)
28 Stirnfläche (von 24)
30 zweite Stirnfläche (von 24)
32 Abstand (zwischen 16 und 24)
34 Abstand (zwischen 18 und 24)
36 freier Verbindungsabschnitt (von 22 an 32)
38 freier Verbindungsabschnitt (von 22 an 34)
40 Halterung (für 10)
42 Aktivkohleteilkörper (von 10)
44 Pfeil bzw. Verstreckrichtung (von 10)
46 eingezogene Übergänge (zwischen 42)
48 eingezogene Übergänge (zwischen 16, 18 und 42)
50 Rohrzwischenstücke (zwischen 42)
52 Stirnfläche (von 42)
54 Stirnfläche (von 50)
56 Erweiterung (von 16, 18)
58 strichlierte Linie
60 durchgezogene Linie
62 strichlierte Linie
64 durchgezogene Linie
FIG. 7 shows the sorption curves of the two filter devices for toluene described above for comparison. The test parameters regarding toluene inflow concentration, air humidity, temperature, volume flow during adsorption and desorption are the same as the test parameters described in connection with FIG. 5. Curve 62 corresponds to a filter length or depth of 5 cm and curve 64 corresponds to a filter length or depth of 10 cm. It can be seen from this figure that the same sorption performance can also be achieved for higher-boiling gas such as toluene with a significantly lower filter volume. Reference numeral list 10 filter device
12 shaped activated carbon bodies with honeycomb structure (of 10 )
14 end faces (of 12 )
16 upstream connection element (of 10 )
18 downstream connection element (of 10 )
20 sealing element (of 10 )
22 heat shrink tubing (of 20 )
24 reduction transition element (out of 10 )
26 air-permeable insulation element (of 10 )
28 end face (of 24 )
30 second end face (of 24 )
32 distance (between 16 and 24 )
34 distance (between 18 and 24 )
36 free connecting section (from 22 to 32 )
38 free connecting section (from 22 to 34 )
40 bracket (for 10 )
42 activated carbon partial bodies (out of 10 )
44 arrow or stretching direction (out of 10 )
46 indented transitions (between 42 )
48 indented transitions (between 16 , 18 and 42 )
50 pipe adapters (between 42 )
52 end faces (of 42 )
54 end faces (of 50 )
56 expansion (of 16 , 18 )
58 dashed line
60 solid line
62 dashed line
64 solid line
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