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Die Erfindung betrifft eine Druckluftabreinigungseinheit für einen Filter.
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Derartige Filter sind als Trockenfilter, insbesondere als Starrkörperfilter, Schlauchfilter oder dergleichen ausgebildet und weisen ein oder mehrere Filterelemente auf. Dem Filter wird allgemein ein zu reinigender Rohgasstrom zugeführt, wobei diesem je nach Applikation auch Filtrationshilfsstoffe zugeführt werden, um eine verbesserte Filtrationswirkung zu erhalten und/oder ein Verkleben der Filterelemente des Filters zu vermeiden.
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Durch die fortschreitende Ablagerung von Partikeln im Rohgasstrom sowie gegebenenfalls Filtrationshilfsstoffen wird der Wirkungsgrad der Filterelemente reduziert. Um diesem Effekt entgegen zu wirken, ist es bekannt, die Filterelemente in bestimmten Zeitintervallen abzureinigen. Hier kommt typischerweise eine Druckluftabreinigungseinheit zum Einsatz, mittels derer Druckluftimpulse zur Abreinigung der Filterelemente des Filters generiert werden.
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Bekannte Druckluftabreinigungseinheiten weisen ein oder mehrere Tankventile im Bereich des Filters auf. Die Funktion derartiger Tankventile ist derart, dass diese zur Generierung eines Druckluftimpulses dadurch geöffnet werden, indem diese möglichst abrupt entlüftet werden. Je schlagartiger die Entlüftung eines Tankventils erfolgt, desto stärker ist der damit generierte Druckluftimpuls. Je stärker der Druckluftimpuls ist, umso effizienter ist die Abreinigung des Filters.
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Zur Betätigung des Tankventils, das heißt zum Öffnen des Tankventils, ist es bekannt, einen Magneten als Steuermittel direkt auf dem Tankventil zu platzieren. Nachteilig hierbei ist, dass der Hardwareaufwand für den elektrischen Anschluss des Magneten, insbesondere auch der Verkabelungsaufwand, erheblich ist. Besonders nachteilig hierbei ist, dass die Verkabelung in den Bereich des Filters hereingeführt werden muss. Bei einer Druckluftabreinigungseinheit mit mehreren Tankventilen ist dieser Aufwand noch weiter erhöht. Weiterhin ist das Tankventil oft in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet. Um die Gefahr von Explosionen auszuschließen, muss nicht nur der Magnet des Tankventils, sondern auch dessen gesamte Verkabelung explosionssicher angelegt sein, was den konstruktiven Aufwand nochmals erheblich erhöht.
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Eine alternative Möglichkeit der Ansteuerung des Tankventils besteht darin, ein außerhalb des Filterbereichs liegendes Magnetventil einzusetzen, das über einen Schlauch oder dergleichen an das Tankventil angeschlossen ist. Nachteilig hierbei ist, dass der Schlauch eine beträchtliche Länge aufweisen muss, so dass dieser einen erheblichen Innenwiderstand aufweist. Dies führt dazu, dass die Entlüftung des Tankventils über den Schlauch und das Magnetventil nicht schlagartig erfolgen kann. Dadurch wird die Qualität des mit dem Tankventil generierten Druckluftimpulses beeinträchtigt und damit auch die Qualität der Abreinigung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckluftabreinigungseinheit für einen Filter bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand effizient und sicher arbeitet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Druckluftabreinigungseinheit für einen Filter umfasst wenigstens ein Tankventil zur Generierung von Druckluftimpulsen zur Abreinigung wenigstens eines Filterelements des Filters. Die Generierung eines Druckluftimpulses erfolgt durch Öffnen des Tankventils. Das Tankventil wird durch Entlüftung über ein Rückschlagventil geöffnet.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem Rückschlagventil eine schlagartige Entlüftung des Tankventils ermöglicht wird. Dadurch können Druckluftimpulse mit hohen Steilheiten und mit hohen Druckwerten im Tankventil generiert werden, durch welche eine effiziente Abreinigung der Filterelemente des Filters ermöglicht wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Rückschlagventil ohne Verkabelungsaufwand direkt am Tankventil platziert werden kann. Insbesondere ist das Rückschlagventil über ein Steuerventil ansteuerbar. Dabei sendet das Steuerventil über eine Leitung ein Steuerdruckluftimpuls an das Rückschlagventil. Diese Leitung kann ohne großen Aufwand in den Bereich des Filters geführt werden, wo das Tankventil mit dem Rückschlagventil angeordnet ist, während das Steuerventil und die Elektronik zu dessen Ansteuerung außerhalb des Filters liegen kann. Diese Ansteuerung ist insbesondere auch dann ohne zusätzlichen Aufwand möglich, wenn das Tankventil und/oder das Rückschlagventil in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet wird. Diese Art der Ansteuerung ist weiterhin auch dann einfach und sicher durchführbar, wenn die Druckluftabreinigungseinheit mehrere Tankventile aufweist, die jeweils von einem Rückschlagventil angesteuert werden. Dann ist jedes Rückschlagventil über eine Leitung an ein Steuerventil angeschlossen. Die Steuerventile, die wieder außerhalb des Bereichs des Filters angeordnet sind, können dann einfach und effizient über ein Bussystem gesteuert werden. Generell besteht auch hier ein wesentlicher Vorteil darin, dass mit dem Bussystem und den Steuerventilen sämtliche Steuerungsmittel zur Ansteuerung der Rückschlagventile außerhalb des Filters und damit außerhalb gefahrbringender, insbesondere explosionsgefährdeter Umgebungen liegen.
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Je nachdem ob das oder jedes Tankventil in einer explosionsfreien oder explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet ist, kann die Ausbildung und/oder der Anbringungsort des Rückschlagventils hieran in geeigneter Weise angepasst werden, so dass ohne großen konstruktiven Aufwand einerseits die notwendigen Sicherheitsanforderungen erüllt sind und dennoch über das eine schlagartige Entlüftung des Tankventils erzielt werden kann.
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Für den Fall, dass das Tankventil und das Rückschlagventil in einer explosionsfreien Umgebung angeordnet sind, sitzt das Rückschlagventil unmittelbar auf dem Tankventil auf. Über die Entlüftungsöffnung wird Druckluft aus dem Rückschlagventil unmittelbar in die Umgebung ausgeleitet, wobei das Rückschlagventil nicht explosionssicher ausgebildet ist.
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Für den Fall, dass das Tankventil in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet ist, sind mehrere Konfigurationen für die Ausbildung und Anbringung des Rückschlagventils möglich.
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Gemäß einer ersten Variante sitzt das Rückschlagventil unmittelbar auf dem Tankventil auf. Über die Entlüftungsöffnung wird Druckluft aus dem Rückschlagventil unmittelbar in die Umgebung ausgleitet, wobei das Rückschlagventil explosionssicher ausgeführt ist.
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Gemäß einer zweiten Variante ist das Rückschlagventil außerhalb der explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet und über eine Leitung an das Tankventil angeschlossen, wobei das Rückschlagventil nicht explosionssicher ausgeführt.
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Gemäß einer dritten Variante sitzt das Rückschlagventil unmittelbar auf dem Tankventil auf. Das Rückschlagventil ist nicht explosionssicher ausgebildet. An die Entlüftungsöffnung ist eine Leitung angeschlossen, die auf eine Vakuumabsaugung geführt ist, mittels derer die aus der Entlüftungsöffnung ausströmende Druckluft außerhalb der explosionsgefährdeten Umgebung ausgeführt ist.
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Für den Fall, dass die Druckluftabreinigungseinheit mehrere Tankventile und Rückschlagventile aufweist, kann diese Konfiguration einfach dadurch erweitert werden, dass die Entlüftungsöffnung jedes Rückschlagventils über Leitungen auf eine gemeinsame Vakuumabsaugung geführt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: Schematische Darstellung einer Filteranlage.
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2: Tankventil mit zugeordnetem Rückschlagventil für die Filteranlage gemäß 1 im geschlossenen Zustand.
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3: Tankventil gemäß 2 im geöffneten Zustand.
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4: Schaltungsanordnung für die Ventilansteuerung einer Filteranlage.
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1 zeigt schematisch eine Filteranlage 1 zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom. Die Filteranlage 1 befindet sich in einem Gehäuse 2, das über einen Zwischenboden 2a in einem Rohgasbereich 3 und in einem Reingasbereich 4 unterteilt ist.
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Im Rohgasbereich 3 der Filteranlage 1 befindet sich ein Filter 5 mit einer Anordnung von Filterelementen 5a. Der Filter 5 ist ein Trockenfilter, wobei dieser im vorliegenden Fall als Starrkörperfilter ausgebildet ist. Generell können auch andere Filter 5, wie Schlauchfilter oder dergleichen zum Einsatz kommen.
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Ein zu reinigender, Partikel enthaltender Rohgasstrom 6 wird über einen Rohgaseintritt 7 dem Filter 5 zugeführt, wo die Partikel aus dem Rohgasstrom 6 abgeschieden werden. Der durch den Filter 5 gereinigte Reingasstrom 8 wird über eine Ventilatoreinheit 9, bestehend aus einem von einem Motor 9a getriebenen Ventilatorlaufrad 9b in den Reingasbereich 4 geleitet und dort über einen Reingasaustritt 10 ausgeleitet. Zur Verbesserung der Filterwirkung können dem Rohgasstrom 6 auch Filtrationshilfsstoffe zugeführt sein.
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Während des Betriebs der Filteranlage 1 lagern sich immer mehr Partikel und gegebenenfalls Filtrationshilfsstoffe an den Filterelementen 5a des Filters 5 an. Damit der Filter 5 nicht verstopft und damit funktionsunfähig wird, werden die Filterelemente 5a in vorgegebenen Zeitintervallen mittels einer Druckluftabreinigungseinheit abgereinigt. Als wesentliche Komponente dieser Druckluftabreinigungseinheit ist, wie in 1 dargestellt, ein Tankventil 11 mit einem darauf aufsitzenden Rückschlagventil 12 vorgesehen. Mittels des Rückschlagventils 12 kann das Tankventil 11 entlüftet und dadurch geöffnet werden, so dass das Tankventil 11 ein Druckluftimpuls zur Abreinigung von Filterelementen 5a des Filters 5 auslöst. Zweckmäßigerweise ist eine Mehrfachanordnung von Tankventilen 11 mit jeweils einem Rückschlagventil 12 vorgesehen, so dass mit einem Tankventil 11 eine bestimmte Gruppe von Filterelementen 5a abgereinigt werden kann. Wie aus 1 ersichtlich, ist das Tankventil 11 mit dem Rückschlagventil 12, oder bei einer Mehrfachanordnung jedes Tankventil 11, mit dem jeweils zugeordneten Tankventil 11 im Reingasbereich 4 der Filteranlage 1 angeordnet.
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Die durch die Druckluftimpulse abgereinigten Partikel werden in Entsorgungsbehältern 13 im Bodenbereich der Filteranlage 1 gesammelt. Für den Fall, dass Filtrationshilfsstoffe zum Einsatz kommen, können in den Entsorgungsbehältern 13 frische Filtrationshilfsstoffe gelagert sein, die sich mit den abgereinigten Partikeln und Filtrationshilfsstoffen vermischen. Um an dem Filter 5 kontrolliert Filtrationshilfsstoffe anzulagern, können oberhalb der Entsorgungsbehälter 13 Eigenstaubdosierungsdüsen angeordnet sein, mittels derer zu vorgegebenen Zeiten Filtrationshilfsstoffe in den Entsorgungsbehältern 13 aufgewirbelt und so an den Filterelementen 5a angelagert werden.
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Das Tankventil 11 mit dem Rückschlagventil 12 ist in den 2 und 3 separat dargestellt, wobei 2 das geschlossene Tankventil 11 und 3 das geöffnete Tankventil 11 zeigt. Das Tankventil 11 sitzt auf einem Tank 14 auf, der mit Druckluft befüllt ist, wobei in dem Tank 14 ein vorgegebener Überdruck, typischerweise 6 bar, herrscht. Bei einer Mehrfachanordnung von Tankventilen 11 sitzen diese gemeinsam auf einen Tank 14 auf. An die Oberseite des Tanks 14 schließt eine Kammer 15 als Bestandteil des Tankventils 11 an, welche durch eine Wand 16 von dem Tank 14 getrennt ist. In der Wand 16 befinden sich kleine Öffnungen 16a, durch welche im geschlossenen Zustand des Tankventils 11 (2) ein Druckausgleich erfolgt, so dass in der Kammer 15 derselbe Überdruck wie im Tank 14 herrscht.
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In dem Tank 14 verläuft ein Blasrohr 17, dessen unteres offenes Ende nach unten über den Boden des Tanks 14 hervorsteht. Das obere offene Ende des Blasrohrs 17 schließt bündig mit der Wand 16, die die Kammer 15 vom Tank 14 trennt, ab. Im geschlossenen Zustand des Tankventils 11 (2) ist das obere offene Ende des Blasrohrs 17 mit einer Membran 18 verschlossen, so dass keine Luft über das Blasrohr 17 aus dem Tankventil 11 austreten kann. Der dichte Abschluss des oberen Endes des Blasrohrs 17 wird dadurch erreicht, dass die Membran 18 mit der Federkraft einer Feder 19 gegen das obere offene Ende des Blasrohrs 17 geöffnet wird.
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Zum Öffnen des Tankventils 11 wird die Kammer 15 mittels des Rückschlagventils 12 schlagartig entlüftet, so dass in der Kammer 15 ein Unterdruck (0 bar) herrscht. Im Tank 14 herrscht nach wie vor der Überdruck von 6 bar. Durch dieses Druckgefälle wird, wie in 3 dargestellt, die Membran 18 schlagartig gegen die Federkraft der Feder 19 angehoben und gibt somit das obere offene Ende des Blasrohrs 17 frei. Damit strömt schlagartig Druckluft aus dem Tank 14 über die Öffnungen in das Blasrohr 17. Damit wird ein pulsartiger Luftstrom 20, das heißt ein Druckluftimpuls generiert, der aus dem Tankventil 11 über das untere Ende des Blasrohrs 17 ausströmt. Mit diesem Druckluftimpuls erfolgt die Abreinigung von Filterelementen 5a des Filters 5.
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Das Rückschlagventil 12, das zum Öffnen es Tankventils 11 dient, sitzt im vorliegenden Fall unmittelbar auf der Oberseite des Tankventils 11 auf. Das Rückschlagventils 12 weist eine Anschlussöffnung 12a und eine Entlüftungsöffnung 12b auf. An die Anschlussöffnung 12a ist eine Zuleitung 21 angeschlossen, die von einem Schlauch oder einer Rohrleitung gebildet ist. Am Ende der Zuleitung 21 ist ein Steuerventil 22 vorgesehen. Das Steuerventil 22 befindet sich außerhalb des Gehäuses 2 der Filteranlage 1.
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Zur Ansteuerung des Rückschlagventils 12 wird in dem Steuerventil 22 ein Steuerdruckluftimpuls generiert. Sobald der Steuerdruckluftimpuls an der Anschlussöffnung 12a des Rückschlagventils 12 ansteht, erfolgt eine schlagartige Schnellentlüftung über die Entlüftungsöffnung 12b des Rückschlagventils 12, das heißt die Entlüftungsöffnung 12b wird geöffnet, so dass Druckluft aus der Kammer 15 des Tankventils 11 über die Entlüftungsöffnung 12b schlagartig entweicht.
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Ein Vorteil bei dieser Anordnung besteht darin, dass direkt am Rückschlagventil 12, das heißt im Reingasbereich 4 der Filteranlage 1, keine elektronischen Komponenten oder Verkabelungen zur Ansteuerung des Rückschlagventils 12 vorgesehen sein müssen. Vielmehr muss allein die von dem Steuerventil 22 abgehende Zuleitung 21 zum Rückschlagventil 12 geführt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass Verluste in der Zuleitung 21 unkritisch sind, da dadurch bedingte Veränderungen des Steuerdruckluftimpulses für die Ansteuerung des Rückschlagventils 12 unkritisch sind. Insbesondere ist die Schnellentlüftung über die Entlüftungsöffnung 12b unabhängig von der exakten Pulsform des Steuerdruckluftimpulses.
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Die elektronischen Komponenten zur Ansteuerung des Steuerventils 22 sind mit diesem außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Bei einer Mehrfachanordnung von Tankventilen 11 und Rückschlagventilen 12 ist entsprechend eine Mehrfachanordnung von Steuerventilen 22 vorgesehen, die zu einer Ventilinsel zusammengefasst sind, die von einem Bussystem gesteuert werden kann.
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Für den Fall, dass der Reingasbereich 4, wo das oder die Tankventile 11 untergebracht sind, eine explosionsfreie Umgebung bildet, braucht das Rückschlagventil 12 (ebenso wie das Tankventil 11) nicht explosionssicher ausgebildet sein. Dann kann problemlos die aus der Entlüftungsöffnung 12b austretende Druckluft direkt in den Reingasbereich 4 geleitet werden.
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Bildet dagegen der Reingasbereich 4 eine explosionsgefährdete Umgebung, so ist das auf dem Tankventil 11 aufsitzende Rückschlagventil 12 explosionssicher ausgebildet. Dabei wird unter explosionssicher verstanden, dass das Rückschlagventil 12 konstruktiv so ausgebildet ist, dass von diesem keine Zündquellen ausgehen dürfen. In diesem Fall kann wiederum ohne Gefahr aus der Entlüftungsöffnung 12b des Rückschlagventils 12 austretende Druckluft direkt in den Reingasbereich 4 eingeleitet werden.
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Ist dagegen das Rückschlagventil 12 nicht explosionssicher ausgebildet, so kann die Anordnung der 2 und 3 derart modifiziert sein, dass das Rückschlagventil 12 nicht direkt auf dem Tankventil 11 aufsitzt, sondern über einen Schlauch oder eine Rohrleitung an dieses angeschlossen ist, so dass das Rückschlagventil 12 außerhalb der explosionsgefährdeten Umgebung angebracht sein kann.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann für den Fall, dass der Reingasbereich 4 eine explosionsgefährdete Umgebung darstellt, das Rückschlagventil 12 trotz nicht explosionssicherer Ausbildung direkt auf dem Tankventil 11 aufsitzen. Zur Gewährleistung der Explosionssicherheit wird dann die Druckluft über die Entlüftungsöffnung 12b nicht in den Reingasbereich 4 geleitet. Viehmehr schließt an die Entlüftungsöffnung 12b eine Leitung an, die auf eine Vakuumabsaugung geführt ist, so dass die auszubildende Druckluft über die Vakuumabsaugung abgesaugt wird und nicht an den Reingasbereich 4 gelangt.
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Für diese Ausführungsform zeigt 4 eine Schaltungsanordnung für die Ventilansteuerung einer Filteranlage 1. Dabei zeigt 4 eine Ausführungsform einer Filteranlage 1, deren Druckluftabreinigungseinheit insgesamt sieben Tankventile 11 aufweist, wobei jedem Tankventil 11 ein Rückschlagventil 12 zugeordnet ist. In 4 ist jedes Blasrohr 17 eines Tankventils 11 als separate, vom Tankventil 11 angesteuerte Einheit dargestellt.
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Wie aus 4 ersichtlich, ist ein Tank 14 sämtlichen Tankventilen 11 zugeordnet. In dem Tank 14 herrscht ein vorgegebener Überdruck. Weiterhin sind in 4 die einzelnen Steuerventile 22 dargestellt, wobei jeweils ein Steuerventil 22 über die Zuleitung 21 ein Rückschlagventil 12 ansteuert, welches wiederum das zugeordnete Tankventil 11 steuert. Die einzelnen Steuerventile 22, die eine Ventilinsel bilden, werden wiederum über Druckleitungen 23 mit Druckluft versorgt. Mit elektrischen Steuerleitungen 24 erfolgt die Ansteuerung der Steuerventile 22, so dass die Steuerventile 22 entweder einen Einzustand 22a oder Auszustand 22b einnehmen. Die elektrischen Steuerleitungen 24 sind auf ein Bussystem geführt, das die zentrale Steuerung übernimmt.
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Wird ein Steuerventil 22 in den Einzustand 22a versetzt, sendet das Steuerventil 22 einen Steuerdruckluftimpuls über die Zuleitung 21 zum Rückschlagventil 12, so dass über das Rückschlagventil 12 die Schnellentlüftung des Tankventils 11 durchgeführt wird, wodurch ein Druckluftimpuls über das Blasrohr 17 ausgegeben wird.
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An die Entlüftungsöffnung 12b der Rückschlagventile 12 sind jeweils Leitungen 25 angeschlossen, die auf eine zentrale Leitung 26 geführt sind, die zu einem Vakuumerzeuger 27 führt. Diese Komponenten bilden eine Vakuumabsaugung die dafür sorgt, dass die von den Rückschlagventilen 12 ausgestoßene Druckluft nicht in den Reingasbereich 4 des Filters 5 gelangt. Vielmehr wird über die Vakuumabsaugung die Druckluft aus der Filteranlage 1 herausgeführt. Zur Steuerung des Vakuumerzeugers 27 ist ein Vakuum-Steuerventil 28 vorgesehen, welches baugleich wie die Steuerventile 22 ausgeführt ist. Dieses Vakuum-Steuerventil 28 wird ebenfalls über die Drucksteuerleitung 24 gesteuert, so dass dieses entweder einen Einzustand 28a oder Auszustand 28b einnimmt. Abhängig hiervon ist die Vakuumabsaugung aktiviert oder deaktiviert.
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Bei Druckluftabreinigungseinheiten mit Mehrfachanordnungen von Rückschlagventilen 12 und Tankventilen 11, wobei bei den Rückschlagventilen 12 die Druckentlüftung in den Reingasbereich 4 erfolgt oder direkt über die Entlüftungsöffnung 12b in eine angrenzende Atmosphäre erfolgt, weist die Ventilsteuerung eine der 4 entsprechende Anordnung auf, wobei lediglich die Komponenten der Vakuumabsaugung entfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filteranlage
- 2
- Gehäuse
- 2a
- Zwischenboden
- 3
- Rohgasbereich
- 4
- Reingasbereich
- 5
- Filter
- 5a
- Filterelement
- 6
- Rohgasstrom
- 7
- Rohgaseintritt
- 8
- Reingasstrom
- 9
- Ventilatoreinheit
- 9a
- Motor
- 9b
- Ventilatorlaufrad
- 10
- Reingasaustritt
- 11
- Tankventil
- 12
- Rückschlagventil
- 12a
- Anschlussöffnung
- 12b
- Entlüftungsöffnung
- 13
- Entsorgungsbehälter
- 14
- Tank
- 15
- Kammer
- 16
- Wand
- 16a
- Öffnung
- 17
- Blasrohr
- 18
- Membran
- 19
- Feder
- 20
- Luftstrom
- 21
- Zuleitung
- 22
- Steuerventil
- 22a
- Einzustand
- 22b
- Auszustand
- 23
- Druckleitung
- 24
- elektrische Steuerleitung
- 25
- Leitung
- 26
- Leitung
- 27
- Vakuumerzeuger
- 28
- Vakuum-Steuerventil
- 28a
- Einzustand
- 28b
- Auszustand
