DE2348269A1

DE2348269A1 - Entstaubungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2348269A1
Application number: DE19732348269
Authority: DE
Inventors: Granville Collis James
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Current assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-26
Publication date: 1974-04-04
Also published as: ZA737400B; GB1412299A; DE2348269C2; US4253854A

Description

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Coal Industry (Patents) Limited Hobart House, Grosvenor Place, London SWlX 7AE England

Entstaubungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Entstaubungsvorrichtung mit einer als Gaskanal dienenden Kammer, einer in der Kammer angeordneten Filtereihheit, die mit einer Filtermatte aus faserigem Material versehen ist, sowie mit in Strömungsrichtung vor der Filtereinheit angeordneten Sprühdüsen zum Einsprühen einer Waschflüssigkeit in den zu reinigenden Gasstrom.

Derartige Entstaubungsvorrichtungen werden insbesondere im untertägigen Grubenbetrieb verwendet. Bei der Verwendung dsrartiger Entstaubungsvorrichtungen ist es bekannt, einen Luftstrom von der Staubquelle her, d.h. beispielsweise vom Schneidkopf einer Gewinnungsmaschine her oder von einer Übergabestation eines Förderers her zu erzeugen und diesen Luftstrom durch eine Filtervorrichtung zu leiten, in der die Staubpartikel aus dem Luftstrom abgeschieden werden.

Bei einer derartigen Entstaubungsvorrichtung, die zur Verwendung an einer Kohlengewinnungsmaschine vorgesehen ist, ist es bekannt, mit einer Filtermatte aus Fasermaterial zu arbeiten und eine Düse vorzusehen, die kontinuierlich Wasser auf die in Richtung gegen den Luftstrom weisende Fläche der Filtermatte sprüht. Der Zweck dieses Aufsprühens von Wasser besteht darin, die Staubpartikel kontinuierlich

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aus der Filtermatte auszuwaschen und auf diese Weise die Filtermatte sauberzuhalten, so daß diese Filtermatte nicht ständig ausgewechselt zu werden braucht, wie es beispielsweise notwendig ist, wenn die Filtermatte nicht mit Wasser besprüht wird. In den mit Wasser besprühten Filtern aus Fasermaterial bildet sich ein verhältnismäßig dicker Körper aus Wasser aus, der in den Durchgängen des Filtermaterials durch die feinen Fasern festgehalten wird. Bei derartigen Filtern hängen die staubabscheidenden Eigenschaften vom Kontakt zwischen dem Wasser des Wasserkörpers und den Staubpartikeln ab, die vom Luftstrom durch die Filtermatte gedrückt werden. Wie noch gezeigt werden wird, verändert sich die Wirkungsweise des Wassers in dem von den Fasern festgehaltenen Wasserkörper in Abhängigkeit von der Ausbildung der Filtermatte aus Fasermaterial.

Die vorbekannten Matten aus Fasermaterial, die mit Wasser besprüht werden, haben eine große Faserdichte, wie sie ursprünglich für die Verwendung in Trockenfiltern ohne Wassereinsprühung vorgesehen ist. Bei dieser Fasermatte mit hoher Faserdiqhte sind die Fasern dicht angeordnet, um enge und gewundene Durchgänge in der Filtermatte zu schaffen. Wenn das Fasermaterial einer solchen Filtermatte befeuchtet wird, bewirken diese engen und gewundenen Durchgänge Kapillarkräfte, durch die das Wasser von der äußeren Oberfläche der Filtermatte in die Durchgänge hineingezogen wird. Das in diese Durchgänge hineingezogene Wasser bildet eine Zone von stehendem oder nur langsam fließendem Wasser, das in den Durchgängen Hindernisse bildet. Infolgedessen hat das Filtermaterial mit hoher Faserdichte bei Befeuchtung mit Wasser einen hohen Störmungswiderstand für die durchtretende Luft. Dementsprechend wird ein großer Druckunterschied benötigt, um

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die vorgesehene Luftmenge durch die vom Staub freie befeuchtete Filtermatte zu drücken.

Wenn mehr Wasser auf die Filtermatte mit hoher Faserdichte aufgesprüht wird, verbleibt das im wesentliche stillstehende Wasser in der Filtermatte, während das frisch auf die Filtermatte aufgesprühte Wasser an der gegen den Luftstrom gerichteten Oberfläche der Filtermatte herabläuft. Die auf die gegen die Luftströmung gerichtete Oberfläche der Filtermatte auftreffenden Staubpartikel werden in der Mehrzahl befeuchtet und mit dem an der Filtermatte herabfließenden Wasser in den Sammeltank fortgespült. Einige der Staubpartikel werden jedoch in Richtung der mit im wesentlichen stehendem Wasser angefüllten Zone gezogen und setzen sich dort in den engen gewundenen Durchgängen fest, da die Geschwindigkeit des Wassers in dieser Zone nicht ausreicht, diese Staubpartikel aus den Durchgängen und somit aus der Filtermatte herauszuwaschen. Beim Fortgang des Filtervorganges werden auf diese Weise mehr und mehr Staubpartikel in die Zone des stehenden Wassers gezogen, so daß die Durchgänge verhältnismäßig schnell vollständig von diesen Partikeln verstopft werden. Infolgedessen nimmt der Widerstand gegen die Luftströmung durch die Filtermatte zu, wobei gleichzeitig der Druckverlust im Filter zunimmt. Infolgedessen ist die Lebensdauer einer Filtermatte aus Fasermaterial mit hoher Dichte verhältnismäßig kurz,und es ist notwendig, die Filtermatten in kurzen Zeitintervallen auszuwechseln. Da ₍das Auswechseln der Filtermatte für gewöhnlich die übrigen Arbeiten in dem betreffenden Grubenbetrieb behindert, wird die Filtermatte weniger oft ausgewechselt, als es für eine einwandfreie Funktion notwendig wäre.

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Ein weiterer Nachteil einer Filtermatte aus Fasermaterial mit hoher Faserdichte besteht darin, daß diese Filtermatte auch dann noch Staubpartikel zurückhält, wenn sie trocken und noch sauber ist. Wenn im Betrieb die Wasserzufuhr unterbrochen wird, beispielsweise infolge einer gebrochenen Versorgungsleitung, scheidet der Filter aus dem Luftström Staubpartikel ab, ohne ständig mit Wasser besprüht zu werden. Infolgedessen werden, die Durchgänge der Filtermatte noch schneller verstopft, so daß der Widerstand gegen den Luftstrom durch die Filtermatten, noch schneller ansteigt als ohnehin zu erwarten ist. Auch, bei regelmäßiger Auswechselung der Filtermatten besteht somit die Gefahr, daß die Filtervorrichtung unter potentiell gefährlichen Bedingungen arbeitet.

Um die aufgeführten Nachteile einer Filtermatte mit hoher Faserdichte zu überwinden, ist vorgeschlagen worden, Filtermatten mit geringer Faserdichte oder verhältnismäßig offene Filtermatten von großer Dicke zu verwenden, die beispielsweise eine Dicke von mehr als 20 mm haben. Auch bei diesen Filtermatten von großer Dicke wurde versucht, die gegen die Strömungsrichtung gerichtete Oberfläche kontinuierlich mit Wasser zu besprühen. Wie sich bei Versuchen herausgestellt hat, dringt bei Verwendung akzeptabler Wassermengen das Wasser jedoch nur in die der Strömungsrichtung zugewandte Grenzfläche der Filtermatte ein. Als größere Wassermengen in die Filtermatte eingesprüht wurden, bildete das zusätzlich aufgesprühte Wasser eine nach unten gerichtete Wasserströmung an der gegen die Strömungsrichtung gerichteten Oberfläche der Filtermatte, anstatt vollständig in das Filtermaterial einzudringen. Ein weiterer Nachteil von Filtermatten mit großer Dicke besteht darin, daß das Wasser in der Zone zwischen der befeuchteten Grenzfläche im Bereich des ankommenden Luftstromes und der trockenen Grenzfläche im Bereich des abströmenden Luftstromes

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zum Verdunsten neigt. Das Wasser in dieser Verdunstungszone bleibt eher stehen als daß es nach unten durch die Filtermatte abläuft. Infolgedessen können in die Verdunstungszone gelangte Staubpartikel die Filtermatte verstopfen und von dem langsam fließenden Wasserstrom in der Verdunstungszone nicht fortgespült werden. Infolgedessen werden die Durchgänge der Filtermatte auch hier verhältnismäßig schnell verstopft.

Filtermatten von großer Dicke haben somit den Nachteil, daß beim Gebrauch Staubpartikel in der Filtermatte zurückgehalten werden und die Durchgänge der Filtermatte verstopfen.

Aus dem Obenstehenden kanrventnommen werden, daß die vorbekannten Filtermatten aus Fasermaterial bei Besprühung mit Wasser viele Nachteile haben. Infolge dieser Nachteile ist die Verwendung derartiger Filtermatten aus Fasermaterial zugunsten von Filtervorrichtungen mit verhältnismäßig grobmaschigen Metallsieben eingeschränkt worden, die kurze Durchgangsöffnungen mit großen Durchgangsquerschnitten haben. Diese Metallsiebe werden mit Wasser besprüht, wobei die Staubpartikel durch Aufprall auf den auf dem benetzten Metallsieb befindlichen durchbrochenen Wasservorhang aus dem Luftstrom abgeschieden werden. Ein derartiges Staubfilter hat den Vorteil, daß das.Metallsieb nicht allzu oft ausgewechselt zu werden braucht. Es hat jedoch längst nicht die gute Effizienz, wie die oben erwähnten Filtermatten aus Fasermaterial, dies ^wi^e oben dargelegt, einen kontinuierlich zusammenhängenden Wasserkörper von verhältnismäßig großer Dicke bilden, der von den feinen Fasern festgehalten wird. Demgegenüber bildet sich auf den Metallsieben nur ein verhältnismäßig dünner, durchbrochener Wasservorhang aus.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Entstaubungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die oben aufgeführten Nachteile vermieden oder in ihren Auswirkungen vermindert werden.

Gegenstand der Erfindung ist eine Entstaubungsvorrichtung

mit einer als Gaskanal dienenden Kammer, einer in der Kammer angeordneten Filtereinheit, die mit einer Filtermatte aus faserigem Material versehen Ist,sowie mit in Strömungsrichtung vor der Filtereinheit angeordneten Sprühdüsen zum Einsprühen einer Waschflüssigkeit in den zu reinigenden Gasstrom, wobei sich diese Entstaubungsvorrichtung dadurch kennzeichnet, daß das Fasermaterial der Filtermatte eine derart geringe Faserdichte hat, daß die Waschflüssigkeit nicht durch Kapillarkräfte in der Filtermatte festgehalten wird und sich über die gesamte Dicke der Filtermatte Flüssigkeitsströmungen ausbilden, die parallel und quer zur Richtung des durchtretenden Gasstromes verlaufen, wobei die Filtermatte nur eine solche Dicke hat, daß die Waschflüssigkeit der Sprühdüsen die gesamte Filtermatte durchtränkt und über den Querschnitt des Gaskanales einen zusammenhängenden, die Filtermatte durchströmenden Flüssigkeitskörper bildet, dessen Dicke der Dicke der Filtermatte entspricht.

Vorzugsweise ist der Filtereinheit ein Vorfilter vorgeschaltet, das in Strömungsrichtung vor der Filtermatte angeordnet ist.

Weiterhin ist zweckmäßig ein angetriebener Lüfter vorgesehen, der den Gasstrom durch die Filtereinheit drückt oder saugt.

Zweckmäßig sind die Filtermatte und das Vorfilter in einem Rahmen angeordnet, der in einer Gleitführung angeordnet ist, die quer zum Gaskanal verläuft. Dabei ist der Rahmen zweckmäßig mit einer Ausnehmung versehen, in die ein in der

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Führung befindlicher Vorsprung eingreift:, um den richtigen Zusammenbau der Entstaubungsvorrichtung zu gewährleisten.

Zweckmäßig ist unterhalb der Filtereinheit ein abgedichteter Sammel- und Absetztank angeordnet.

Vorteilhafterweise weist die Entstaubungsvorrichtung weiterhin eine Pumpe auf, die eine Waschflüssigkeit im Kreislauf vom Sammel- und Absetztank zu den Sprühdüsen pumpt.

Vorzugsweise weist der in den Sammel- und Absetztank ragende Abschnitt der Saugleitung zur Speisung der Pumpe einen so großen Querschnitt auf, daß im Sammel- und Absetztank angesammelte grobe Partikel nicht vom Flüssigkeitsstrom in der Saugleitung fortgetragen werden können.

Zweckmäßig steht die Pumpe mit dem Antriebsmotor des Lüfters in Antriebsverbindung .

Weiterhin weist der Sammel- und Absetztank eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsspiegels im Sammel- und Absetztank auf. Diese Vorrichtung enthält ein Steuerventil das mit einer Nachfüll-Leitung verbunden ist und öffnet, wenn der Flüssigkeitsstand im Sammel- und Absetztank unter ein vorbestimmtes Niveau fällt. Das Steurventil speist die nachzufüllende Flüssigkeit über Rohrleitungen in den Sammel- und Absetztank ein, von denen mindestens das Austragsende in Richtung des Bodens des Sanmel- und Absetztankes verläuft, derart, daß die in den Sammel- und Absetztank eingespeiste Flüssigkeit den Boden freispült und die auf dem Boden abgelagerten

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Staubpartikel in Richtung auf die AustragsÖffnung des Tankes drängt um die angesammelten Staubpartikel zu entfernen.

In Strömungsrichtung hinter der Filtermatte sind zweckmäßig Flüssigkeitsauffangvorrichtungen angeordnet, die die in dem gefilterten Gasstrom enthaltene Waschflüssigkeit auffangen und ableiten.

Ein-Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 eine grafische Darstellung der Eigenschaften von drei verschiedenen Arten von Filtermatten aus Fasermaterial,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Entstaubungsvorrichtung, Fig. 3 eine Vorderansicht der in Fig. 2 dargestellten

Entstaubungsvorrichtung,
Fig. H eine Seitenansicht eines Details der in Fig. 2

dargestellten Entstaubungsvorrichtung, Fig. 5 eine Endansicht eines Details aus Fig. 4, Fig. 6 einen horizontalen Schnitt durch ein Detail von Fig. 4,

Fig. 7 ein Detail von Fig. 6 in vergrößertem Maßstab, Fig. 8 eine Seitenansicht eines anderen Details der

Fig. 2,
Fig. 9 eine unvollständige Vorderansicht eines Details von

Fig. 8,
Fig. 10 einen unvollständigen horizontalen Schnitt durch

ein Detail der Fig. 8 und
Fig. 11 einen teilweisen Schnitt durch ein Detail der Fig. 8 zeigen.

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Fig. 1 veranschaulicht die Eigenschaften von drei verschiedenen Filtermatten aus Fasermaterial in grafischer Darstellung aii Hand von drei Kurven A, B und C. In dieser grafischen Darstellung ist der durch die Filtermatte verursachte Druckver·¹-lust über der pro Flächeneinheit der Filtermatte zugeführten Staubmenge aufgetragen, wobei alle drei Filtermatten kontinuierlich mit Wasser besprüht werden. Dabei veranschaulichen die Kurven A und B die Eigenschaften von herkömmlich verwendeten Filtermatten, während die Kurve C die Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten Filtermatte wiedergibt.

Bei dem den Kurven zugrunde liegenden Versuchen wurde für die die Filtermatten durchströmende Luft eine konstante Luftgeschwindigkeit von 5 m/s beibehalten. Die auf die Filtermatten

2 aufgebrachte Wassermenge betrug etwa 0,35 l/dm . In den Luftstrom wurden in Strömungsrichtung vor der Filtermatte Staubpartikel in konstanter Menge eingegeben*

Die zur Kurve A gehörige Filtermatte bestand aus Fasermaterial von großer Faserdichte, bei dem die Fasern so dicht zueinander angeordnet sind, daß sich gewundene und enge Durchgänge durch die gesamte Filtermatte ergeben. Die Filtermatte hatte eine verhältnismäßig geringe Dicke von etwa 3,2 mm.

Wie aus der Kurve A erkannt werden kann, setzt schon das saubere Filter dem Luftstrom einen verhältnismäßig hohen Widerstand entgegen. Dies wird durch den relativ hohen Druckverlust über das Filter bei der Staubmenge Null angezeigt. Dieser Druckverlust beträgt etwa 45 mm WS. Dieser hohe Druckverlust ergibt

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sich aus dem/Luftstrom entgegengesetzten Widerstand infolge der gewundenen engen Durchgänge und durch das Wasser, das infolge von Kapillarkräften in den Durchgängen festgehalten wird

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und von der Filtermatte absorbiert wird. Dieses Wasser sitzt in den Durchgängen und erhöht hierdurch den dem Luftstrom entgegengesetzten Widerstand weiter. Da das in den Durchgängen sitzende Wasser durch Kapillarkräfte festgehalten wird, verhindert das dichte Fasermaterial auch eine Wasserströmung durch das Filter, und zwar sowohl parallel als auch quer zur Richtung des Luftstromes. Infolge der das Wasser festhaltenden engen und gewundenen Durchgänge einer Filtermatte aus Faseirmaterial von hoher Faserdichte bildet sich in derartigen Filtermatten eine Zone aus, in der das Wasser stillsteht und nicht durch das Filter fließt. Wenn mehr Wasser auf eine derartige Filtermatte aus Fasermaterial von hoher Faserdichte aufgesprüht wird, dringt dieses Wasser nicht in die Durchgänge ein, da diese bereits mit Wasser gefüllt sind. Anstattdessen fließt dieses Wasser an der gegen die Strömungsrichtung des Luftstromes gerichteten Oberfläche der Filtermatte herab.

Wenn Staubpartikel in den Luftstrom eingegeben werden, wird die Mehrheit dieser Staubpartikel befeuchtet und von dem an der der Strömungsrichtung entgegengerichteten Oberfläche der Filtermatte herabströmenden Wasser fortgespült. Ein Teil der Staubpartikel findet jedoch seinen Weg in die Durchgänge der Zone der Filtermatte, in der das Wasser stillsteht oder nur so langsam fließt, daß die Geschwindigkeit des Wassers nicht ausreicht, die Staubpartikel abzutransportieren. Infolgedessen

setzen sich diese Staubpartikel in den Durchgängen ab und werden aus dem Filter nicht mehr ausgewaschen. Wenn dem Luftstrom weiterhin Staubpartikel beigegeben werden, findet eine größer werdende Zahl von Staubpartikeln ihren Weg in die Durchgänge, wodurch diese schnell mit den Staubpartikeln verstopft werden.

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Infolgedessen steigt der Druckverlust über die Filtermatte aus Fasermaterial von hoher Faserdichte schnell an. Zu dem

Zeitpunkt, zu dem der Filtermatte ungefähr 21,5 g/dm Staub zugeführt worden sind, beträgt der Druckverlust über das Filter etwa 125 mm WS. Wie aus der Kurve A ersehen werden kann, nimmt der Druckverlust über das Filter bei der Zuführung von noch mehr Staub rapide zu. Das schnelle Anwachsen des Druckverlustes über die Filtermatte aus Fasermaterial von hoher Faserdichte und damit der schnell wachsende Strömungswiderstand gegen den Luftstrom werden durch die Staubpartikel verursacht, die die gewundenen und engen Durchgänge in der Filtermatte verstopfen. Wie der Kurve A weiterhin entnommen werden kann, muß bei Verwendung einer Filtermatte aus Fasermaterial von hoher Faserdichte die Filtermatte in verhältnismäßig kurzen Zeitintervallen ausgewechselt werden. Ein solcher häufiger Wechsel der Filtermatte hat sich im praktischen Betrieb als nicht praktikabel erwiesen, so daß solche Filtermatten nicht gern verwendet werden, obwohl sie anfangs, d.h. solange sie noch frei von Stabpartikeln sind, eine gute Wirksamkeit im Hinblick auf die Staubabscheidung haben.

Die Kurve B veranschaulicht ähnlich wie die Kurve A die Eigenschaften einer Filtermatte, die hier jedoch eine geringe Faserdichte und eine verhältnismäßig große Dicke von etwa 19 mm hat. Die Fasern der Filtermatte sind weiter voneinander entfernt als bei der oben abgehandelten Filtermatte, so daß die in der Filtermatte vorhandenen gewundenen Durchgänge größere Querschnitte haben als die in der oben diskutierten Filtermatte. Die Durchgänge der Filtermatte gemäß der Kurve B haben so große Querschnitte, daß nur kleine oder keine Kapillarkräfte· auftreten, so daß die Wasserströmung durch das Material der Filtermatte nicht behindert wird und das Wasser nicht in der Filtermatte absorbiert wird.

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Die Auswirkung der geringen Faserdichte dieser zweiten Filtermatte kann der Kurve B entnommen'werden, wo der Druckabfall durch das saubere oder staubfreie Filter sehr gering ist. Der Druckabfall beträgt weniger als 12 mm WS, da die Durchgänge mit großem Querschnitt dem Luftstrom nur einen geringen Widerstand entgegensetzen. Da die Filtermatte hier eine verhältnismäßig große Dicke hat, neigt das auf die Filtermatte aufgesprühte Wasser dazu, nur in die gegen die Strömungsrichtung weisende Grerrzschicht der Filtermatte einzudri !igen. Die der Strömungsrichtung abgewandte Grenzfläche der Filtermatte neigt dagegen dazu, im wesentlichen trocken zu bleiben, wobei sich eine Verdunstungszone zwischen der befeuchteten und der im wesentlichen trockenen Grenzschicht ausbildet. Sobald Staub in den Luftstrom eingegeben wird, neigen die Staubpartikel dazu, sich in der Verdunstungszone anzusammeln und verstopfen verhältnismäßig schnell die Durchgänge in dieser Zone. Die Auswirkungen dieses Vorganges können aus dem rapiden Anstieg des Druckverlustes über das Filter erkannt werden, der eintritt, sobald dem Luftstrom Staub zugegeben wird (s. Kurve B). Der Effekt ist ähnlich, wie bei der zuerst diskutierten Filtermatte. Aus diesem Grunde ist eine Filtermatte von großer Dicke aus weitgehend den gleichen Gründen ungeeignet, wie die Filtermatte aus Fasermaterial von hoher Dichte.

Die Kurve C veranschaulicht ebenfalls den Druckabfall über das Filter in Abhängigkeit von der dem Filter zugeführten Staubmenge für eine Filtermatte aus Fasermaterial gemäß der Erfindung. Das Fasermaterial dieser Filtermatte hat eine geringe Faserdichte, d.h. die Fasern sind verhältnismäßig weit voneinander entfernt. Außerdem hat die Filtermatte gemäß der Erfindung eine verhältnismäßig geringe Dicke, die etwa 2,3mm beträgt.

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Durch die geringe Faserdichte wird sichergestellt, daß die Filtermatte kein Wasser absorbiert, da keine oder nur geringe Kapillarkräfte auftreten und das Wasser durch die Filtermatte sowohl parallel als auch quer zur Richtung des Luftstromes frei fließen kann. Wenn Wasser auf die noch saubere Filtermatte aufgegeben wird, fließt es, wie oben erläutert, durch die Filtermatte und in der Filtermatte herab» Da die Faserdichte gering ist und die Filtermatte Durchgänge mit verhältnismäßig großen Querschnitten aufweist, kann das Wasser frei über die gesamte Dicke der Filtermatte in der Filtermatte herabfließen. Infolgedessen bilden sich in der Filtermatte keine Zonen aus, in denen das Wasser stagniert. Stattdessen fließt ein verhältnismäßig dicker Wasserkörper ständig in der Filtermatte herab, wobei die Dicke dieses Wasserkörpers etwa ebenso groß wie die Dicke der Filtermatte ist.

Die Auswirkungen des über die gesamte Dicke der Filtermatte in der Filtermatte herabfließenden Wasserkörpers kann aus der Kurve C ersehen werden, die einen relativ hohen Druckverlust über die Filtermatte (verglichen mit der Kurve B) zeigt, solange dem befeuchteten Filter kein oder nur wenig Staub zugeführt wird, wonach die Kurve C schnell ihren höchsten Wert erreicht. Obwohl die Filtermatte eine verhältnismäßig geringe Faserdichte hat, bewirkt der verhältnismäßig "dicke Wasserkörper demzufolge einen gewissen Widerstand gegen die durch das Filter strömende Luft.

Sobald jedoch der Höchstwert des Druckverlustes über das Filter erreicht ist, bleibt der Druckverlust im wesentlichen konstant, und zwar unabhängig von der auf das Filter aufgegebenen Staubmenge. Der Kurve C kann entnommen werden, daß der Druckverlust ,über die Filtermatte während der gesamten Versuchszeit

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mit etwa 50 mm WS konstant bleibt.

Der Grund für diesen konstant bleibenden Druckverlust ist, daß in der Filtermatte keine Zone mit stagnierendem oder sehr langsam fließenden Wasser vorhanden ist, so daß die Staubpartikel nicht oder nur wenig dazu neigen, sich in der Filtermatte festzusetzen. Über die gesamte Dicke der Filtermatte reicht die Fließgeschwindigkeit des Wassers aus, die Staubpartikel aus den Durchgängen herauszuwaschen und nach unten aus -dem Filter herauszuspülen. Ein großer Teil der Staubpartikel wird mit dem unten aus der Filtermatte herausfließenden Wasser ausgetragen. Die Staubpartikel werden ständig aus den Fasern der Filtermatte ausgewaschen, so daß sie nicht in den Durchgängen verbleiben können und diese Durchgänge verstopfen können.

Infolgedessen kann die Entstaubungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die eine Filtermatte von geringer Faserdichte und geringer Dicke aufweist, kontinuierlich betrieben werden und bedarf nur eines Minimums an Wartung.

Weiterhin ist noch darauf hinzuweisen, daß eine Filtermatte aus Fasermaterial von geringer Dichte beim trockenen Betrieb keine Staubpartikel zurückhält. Infolgedessen besteht keine Gefahr, daß die Druckdifferenz über die Filtermatte auf einen gefährlichen Wert anwächst, wenn die Wasserzufuhr unterbrochen wird. Falls die Wasserzufuhr nicht funktioniert, strömt der Luftstrom unbehindert durch die Entstaubungsvorrichtung und wird ungereinigt wieder ausgetragen. Die Entstaubungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird nunmehr an Hand der Fig. 2-11 mehr im einzelnen erläutert.

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Die EntstaubungsVorrichtung weist eine Kammer 2 auf, die einen Luftkanal bildet, der sich über die gesamte Länge der Entstaubungsvorrichtung erstreckt. Die Enden der Kammer sind mit Flanschen 3 versehen, die zur Verbindung mit in der Zeichnung nicht dargestellten Rohren dienen. Der Luftstrom durch die Entstaubungsvorrichtung wird durch einen Lüfter 4 erzeugt, der ein Schaufelrad 5 aufweist, das im Bereich des Lufteinlas: es der Kammer 2 angeordnet ist. Der Lufteinlaß wird von einem Rückhaltesieb 9 (s. Fig. 3) abgedeckt. Der Lüfter 4 wird vonfeinem Elektromotor 6 angetrieben, der zwischen nach oben und nach unten weisenden Armen 7 und 8 einer den Lüfter tragenden Gabel angeordnet ist. Der Luftstrom wird in einen oberen und einen unteren Zweig geteilt, um den zum Antrieb des Lüfters 4 dienenden Motor 6 befestigen zu können. Der Elektromotor 6 steht über einen an der rückwärtigen Seite des Motors 6 angeordneten Antriebsmechanismus 10 mit einer Pumpe 11 in Antriebsverbindung, die seitlich neben dem Motor 6 angeordnet ist. Auf diese Art und Weise ist die Pumpe in einem geschützten Bereich angeordnet und der Elektro- motor 6 kann sowohl die Pumpe 11 als auch den Lüfter 4 antreiben.

Die Pumpe -11 pumpt Wasser im Kreislauf von einem abgedichteten Sammel- und Absetztank 12 durch Leitungen 13 und 14 zu drei Düsen 16, die in Strömungsrichtung vor dem Lüfter 4 im Bereich der Einlaßöffnung der Kammer 2 angeordnet sind. Der Einlaßabschnitt der Saugleitung 14 ist in dem Sammel- und Absetztank 12 angeordnet. Mindestens der innerhalb des Tankes in das Wasser eintauchende Abschnitt 15 der Saugleitung 14 hat einen vergrößerten Querschnitt, so daß sichergestellt wird, daß die nach oben gerichtete Geschwindigkeit des Wassers in der Leitung nicht ausreicht, im Tank angesammelte gröbere Partikel mit dem Wasser anzusaugen und den Düsen 16 zuzuführen.

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Der Wasserstand in dem Absetztank 12 wird mit Hilfe eines Steuerventiles 18 in einer vorbestimmten Höhe gehalten, das durch eine Schwimmkugel 19 betätigt wird und Wasser von einer Hauptleitung über eine Zweigleitung 20 in zwei Nachfüll-Leitungen 21 einspeist. Die Austragsenden der Nachfüll-Leitungen 21 erstrecken sich in Richtung des geneigten Bodens 2 3 des Tankes 12, so daß das aus den Nachfüll-Leitungen 21 austretende Wasser den Boden des Tanks freispült und abgesetzte Staubpartikel in Richtung auf das Austragsventil 25 bewegt. Die Neigung des Bodens 2 3 unterstützt diesen Abfluß der abgesetzten Staubpartikel in Richtung auf das Austragsventil 25.

Der Absetztank 12 ist gegen die Atmosphäre abgedichtet um sicherzustellen, daß aus dem Luftkanal keine Luft über den Tank abströmt. Infolge der Verwendung eines abgedichteten Tankes ist es möglich, den Tank direkt unterhalb des Luftkanales anzuordnen.

Oberhalb des Absetztankes 12 ist eine sich über die Querschnittsfläche des Luftkanales erstreckende Filtereinheit vorgesehen (s. insbesondere Fig. 8 - 11). Als Zugang zu der Filtereinheit 30 sind Türen 31 an jeder Seite der Kammer 2 vorgesehen. Die Filtereinheit 30 weist einen starren Rahmen 3 3 auf, der in einer von der Kammer 2 gebildeten Führung verschiebbar ist und sich quer zur Luftströmung erstreckt. Die Grundseite des Rahmens 3 3 weist eine Ausnehmung 34 auf, die gegen die Mittenebene des Rahmens versetzt angeordnet ist und in die ein den Führungen der Kammer zugeordneter Vorsprung 35 eingreift. Die Ausnehmung 34 und der Vorsprung 35 stellen sicher, daß die Filtereinheit 30 nicht falsch in der Kammer angeordnet werden kann. An beiden Seiten des Rahmens sind Handgriffe 36 vorgesehen, die das Herausziehen der Filtereinheit ermöglichen.

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Über die Fläche des starren Rahmens 33 ist eine aus Fasermaterial bestehende Filtermatte 37 angeordnet, deren Fasermaterial eine geringe Faserdichte und eine geringe Dicke hat, wie oben unter Bezugnahme auf die Kurve C der Fig. 1 erläutert worden ist. Die Filtermatte 37 wird von einem starren Gitterwerk 38 abgestützt, das zwischen den Seiten des Rahmens 33 befestigt ist und über in der Zeichnung nicht dargestellte Federklemmen an der zugehörigen Filtermatte befestigt ist.

Weiterhin ist über die Fläche des starren Rahmens 33 ein als Sieb ausgebildetes Vorfilter MO angeordnet, das in Strömungsrichtung vor der Filtermatte 37 liegt. Das Vorfilter 40 · hält grobe Partikel zurück, die das Fasermaterial beschädigen könnten. Diese groben Partikel fallen über eine in der Grundseite des Rahmens 3 3 vorhandene Öffnungen 42 in den Sammel- und Absetztank 12.

An der unteren Seite des Rahmens 33 sind zwei Reihen Löcher vorgesehen, die den freien Abfluß des Wassers von den Filtern 37 und 4-0 in den Tank 12 gestatten. Eine Vielzahl von Stauplatten 43 (s. Fig. 2) ist vorgesehen, um einen Kurzschluß des Luftstromes unterhalb der Filtereinheit 30 und unterhalb einer Reihe von Auffangplatten 44 zu verhindern, die in Strömlings richtung hinter der Filtereinheit in dem Luftkanal angeordnet sind.

Die Anordnung der Auffangplatten ist mehr im Detail in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt. Die Auffangplatten der Auffangplattenanordnung weisen eine Reihe von geneigten Plattenabschnitten 45, 46, 47 und einen abschließenden, geradlinig verlaufenden Führungsplattenabschnitt 48 auf. Jede der geneigten Plattenabschnitte 45, 46, 47 ist mit einer Wasserfalle 51 versehen. Bei Betrieb der Filtervorrichtung muß der aus der Filtermatte austretende befeuchtete Luftstrom

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den mit Umlenkungen versehenen Strömungsweg durchströmen., der durch die Auffangplattenanordnung gebildet wird. Bei Umlenkung der Strömungsrichtung des Luftstromes an den geneigten Plattenabschnitten behalten die Wassertröpfchen, die eine größere Dichte als die Luft haben, ihren geradlinigen Bewegungsweg bei und werden deshalb in den Wasserfallen niedergeschlagen. Dieser Vorgang wiederholt sich an jedem geneigten Plattenabschnitt, bis der Luftstrom den geradlinig verlaufenden Führungsplattenabschnitt 46 erreicht, wo er im wesentlichen frei von Wassertröpfchen ist. Der Führungsplattenabschnitt 48 lenkt den Luftstrom wieder in Richtung der Luftleitung.

Die aus Fasermaterial bestehende Filtermatte 37 bewirkt, daß sehr feine in das Filter eintretende Wassertröpfchen agrLomeriert werden, so daß von dem durch das Filter durchtretenden Luftstrom verhältnismäßig große Wassertropfen mitgenommen werden. Diese verhältnismäßig großen Wassertropfen können wirksam durch die Auffangplattenanordnung 44 abgeschieden werden, die einen verhältnismäßig geringen Strömungswiderstand hat.

Am Boden der Kammer 2 sind Abflußleitungen 50 vorgesehen, die im Bereich der Filtereinheit 30 und der Auffangplattenanordnung 44 angeordnet sind und dazu dienen, das mit Staub beladene Wasser in Richtung auf den Boden des Absetztankes 12 zu leiten.

Zur Betätigung wird die Filtervorrichtung im Grubenbau installiert, wobei sich zwischen der Filtervorrichtung und der zu entstaubenden Abbaufront oder der zu entstaubenden Obergabe eines Förderers eine Verlängerungsleitung erstreckt. Dann wird die Filtereinheit auf ihren Führungen in den Querschnitt des Luftkanales eingeschoben. Die Türen 31 werden fest geschlossen.

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Dann wird der Motor 6 zum gleichzeitigen Antrieb des Lüfters und der Pumpe eingeschaltet. Hierdurch wird eine Luftströmung durch den Luftkanal erzeugt und Wasser in den durch den Lüfter strömenden Luftstrom eingesprüht. Das Wasser tritt durch das Vorfilter 40 hindurch und sammelt sich auf der aus Fasermaterial bestehenden Filtermatte 37. Wie oben näher erläutert, strömt ein großer Teil des Wassers in der Filtermatte über deren gesamte Dicke gleichmäßig verteilt frei nach unten ab. Ein Teil des Wassers wird von dem Luftstrom aus der Filtermatte in Richtung auf die Auffangplattenanordnung herausgetragen, wo es in den Fasserfallen 51 niedergeschlagen wird, wie oben erläutert. Vorhandene befeuchtete Staubpartikel, die von dem Luftstrom in Richtung auf die Auffangplattenanordnung mitgetragen werden, werden mit dem niedergeschlagenen Wasser in den Absetztank überführt.

Das Wasser wird in dem Absetztank 12 gesammelt und durch die Pumpe 11 über die Düsen 16 im Kreislauf zurückgeführt.

Der in der Luftleitung erzeugte Luftstrom saugt die Staubpartikel von der Staubquelle ab und führt sie über den Lüfter der Filtereinheit 30 zu. Das Vorfilter 40 hält verhältnismäßig grobe Staubpartikel zurück. Diese Staubpartikel fallen durch in der Grundseite des Rahmens 33 vorhandene Ausnehmungen 42 und die Abflußleitung 50 hindurch in den Absetztank 12.

Die verbleibenden Staubpartikel werden zu der Filtermatte 37 getragen, wo sie durch Kontakt mit dem verhältnismäßig dicken,

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kontinuierlich durch die Filtermatte fließenden Wasserkörper befeuchtet werden. Da das Wasser gleichmäßig über die gesamte Dicke der Filtermatte mit einer verhältnismäßig großen Geschwindigkeit strömt, werden die angesammelten und befeuchteten Staubpartikel ständig aus der Filtermatte herausgewaschen und dem Absetztank 12 über die Abflußleitungen 50 zugeführt.

Da die Staubpartikel kontinuierlich und Wirkungsvoll aus der Filtermatte herausgewaschen werden, ist es nicht notwendig, die Filtermatte oft auszuwechseln. Die einzige erforderliche Wartungsarbeit, die in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden muß, ist das Reinigen des Absetztankes 12. Dies kann schnell und einfach dadurch durchgeführt werden, daß der Antriebsmotor 6 angehalten wird und das Abflußventil 25 geöffnet wird, um dem verschmutzten Wasser den Abfluß aus dem Absetztank zu ermöglichen. Soba3d der Wasserstand unter ein vorbestimmtes Niveau fällt, wird das Steuerventil 18 durch die Schwimmkugel 19 betätigt und führt dem Tank über die Nachfüll-Leitungen 21 frisches Wasser zu. Die Enden der Nachfüll-Leitungen sind so ausgebildet, daß sie einen fächerförmigen Wasserstrahl erzeugen, der den Boden 2 3 des Tanks 12 freispült und den abgesetzten Staub in Richtung auf das Austragsventil 25 drängt. Auf diese Weise kann der Absetztank 12 schnell und leicht gereinigt werden und die Filtervorrichtung ist zum erneuten Einsatz bereit.

Die von der Filtermatte abgedeckte Querschnitts fläche beträgt

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beispielsweise etwa 0,5 6 m , wobei das durchgesetzte Luftvolumen etwa 226,6 m /min, der Druckverlust in der Filtervorrichtung etwa 127 mm WS und die zugeführte Wassermenge etwa 22,7 l/min betragen.

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Dadurch, daß bei zunehmendem Luftstrom die Größe der Luftdurchbrüche durch den in der Filtermatter befindlichen Wasserkörper zunimmt, nimmt der Strömungswiderstand der Entstaubungsvorrichtung bei Erhöhung des durchgesetzten Luftvolumens ab.

Der Grund hierfür liegt darin, daß das Wasser von der der Strömungsrichtung abgewandten Oberfläche der Filtermatte losgerissen wird, so daß bei Erhöhung der durchströmenden Luftmenge im gleichen Augenblick die in der Filtermatte vorhandene Wassermenge kleiner wird. Diese Eigenschaft ergibt sich aus der geringen Faserdichte des Filtermaterials, die einen freien Wasserdurchfluß durch die gesamte Dicke der Filtermatte zuläßt .

Infolgedessen kann die Filtereinheit bei sehr unterschiedlichen durchgesetzten Luftmengen verwendet werden und behält dabei ihre Wirksamkeit im Hinblick auf die Staubabscheidung bei, ohne daß es zu einem übergroßen Druckabfall kommt.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise

die gleiche Filtereinheit für ein Luftvolumen von 56,6 m /min verwendet werden, wobei ein Druckabfall von etwa 50,8 mmWS auftritt.

Eine derartig ausgebildete Entstaubungsvorrichtung ermöglicht eine besonders wirkungsvolle, einfache und kontinuierlich ablaufende Staubfilterung, die auch bei unterschiedlichen Strömungsmengen wirkungsvoll durchgeführt werden kann.

In den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist die Filtervorrichtung auf am Boden angeordneten Gleitkufen 60 angeordnet. Die Entstaubungsvorrichtung kann jedoch auch mit Befestigungsvorrichtungen versehen sein, die zum Befestigen an der Schiene eines Einschienenhängebahnsystemes dienen. Diese Art der Befestigung er-

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laubt es, die Entstaubungsvorrichtung auf einfache Weise zu verfahren, wenn der Ort der Staubquelle sich ändert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Lüfter in Strömungsrichtung hinter der Filtereinheit angeordnet ist, so daß die Luft durch die Filtereinheit gesaugt wird.

Gemäü einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung kann die Filtereinheit mehrere sich überlappende Filtermatten enthalten.

In weiterer Abwandlung des Gegenstandes der Erfindung können die Filtermatten sich schräg durch den Luftkanal erstrecken.

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Claims

PATENTANWALT BODE · 4033 HÖSEL · POSTFACH Π40 · TiLEFCN 02102-Β3β· TELEX 3585166 • ^ N 5 - 15 Patentansprüche:

1. Entstaubungsvorrichtung mit einer als Gaskanal dienenden Kammer, einer in der Kammer angeordneten Filtereinheit, die mit einer Filtermatte aus faserigem Material versehen ist, sowie mit in Strömungsrichtung vor der Filtereinheit angeordneten Sprühdüsen zum Einsprühen einer Waschflüssigkeit in den zu reinigenden Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial der Filtermatte (37) eine derart geringe Faserdichte hat, daß die Waschflüssigkeit nicht durch Kapilarkräfte in der Filtermatte (37) festgehalten wird und sich über die gesamte Dicke der Filtermatte (37) Flüssigkeitsströmungen ausbilden, die parallel und quer zur Richtung des durchtretenden Gasstromes verlaufen, wobei .die Filtermatte (37) nur eine solche Dicke hat, daß die Waschflüssigkeit der Sprühdüsen (16) die gesamte Filtermatte (37) durchtränkt und über den Querschnitt des Gaskanales einen zusammenhängenden, die Filtermatte (37) durchströmenden Flüssigkeitskörper bildet, dessen Dicke der Dicke der Filtermatte (37) entspricht.

2. Entstaubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Filtereinheit (3o) ein Vorfilter (Ho) aufweist, das in Strömungsrichtung vor der Filtermatte (37) angeordnet ist»

3. Entstaubungsvorrichtung nach Anspruch 2,dadurch ge kennzeichnet , daß die Filtermatte (37) und das Vorfilter (4o) in einem Rahmen (33) angeordnet sind.

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PATENTANWALT BODE · 4033 HÖSEL . POSTFACH 1140 · YcLEFON 02102-HBi · TELEX 3585166

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4. Entstaubungs vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Rahmen (33) in einer Gleitführung angeordnet ist, die quer zum Gaskanal verläuft.

5. Entstaubungs Vorrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , daß der Rahmen (33) mit einer Ausnehmung (3U) versehen ist, in die ein in der Führung befindlicher Vorsprung (35) eingreift, um den richtigen Zusammenbau der Entstaubungsvorrichtung zu gewährleisten .

6. Entstaubungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5,dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter der Filtermatte (37) Flüssigkeitsauffangvorrichtungen (UM-) angeordnet sind, die die in dem gefilterten Gasstrom enthaltene Waschflüssigkeit auffangen und ableiten.

7. EntstaubungsVorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeitsauffangvorrichtung (M-¹+) mehrere geneigte Plattenabschnitte (45, 46, 47) zur Umlenkung des Gasstromes aufweisen.

8. EntstaubungsVorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Filtereinheit (3o) ein abgedichteter Sammel- und Absetztank (1,2) angeordnet ist.

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