DE2348269A1 - Entstaubungsvorrichtung - Google Patents
EntstaubungsvorrichtungInfo
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Description
6QOJl
PATENTANWALT BODE · 4033 HOSEL · POSTFACH Π40 · TELEFON G2102-«Är TELEX 8585166
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 wie 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
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. 9 eine unvollständige Vorderansicht eines Details von
Fig. 8,
Fig. 10 einen unvollständigen horizontalen Schnitt durch
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.
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
dem
sich aus dem/Luftstrom entgegengesetzten Widerstand infolge der gewundenen engen Durchgänge und durch das Wasser, das infolge von Kapillarkräften in den Durchgängen festgehalten wird
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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PATENTANWALT BODE · 4033 HDSEL · POSTFACH Π40 - TELEFON 02102-JPBi- TELEX 8585166
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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PATENTANWALT BODE · 4033 HOSEL · POSTFACM 1140 ■ TELEFON 02102-ΛΙβΙ· TELEX 8585160
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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PATENTANWALT BODE - 4033 HÖSEL - POSTFACH IUO ■ TElCFOi-I 02102-ΛΒΚΙ· TELEX 8585166
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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BAD ORfGiNAl.
«OPOT
PATENTANWALT BODE · 4033 HOSEL · POSTFACh 1-40 ■ "iEIEFON 0^lU2-JP»· TELEX 8585166
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
2
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.
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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60301
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.
- Patentansprüche -
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40981 A/0999
Claims (8)
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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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.
4098 1 A/0999
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