DE2508187A1

DE2508187A1 - Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE2508187A1
Application number: DE19752508187
Authority: DE
Inventors: Magnus Alskog
Original assignee: Lectrostatic AB
Current assignee: Lectrostatic AB
Priority date: 1974-03-01
Filing date: 1975-02-26
Publication date: 1975-09-04
Also published as: NO136445B; FR2262551B3; IT1033329B; FI750561A; FR2262551A1; CA1025370A; NO750618L; JPS50125373A; GB1478807A; DK77975A; NO136445C; US3961924A; SE7402786L; SE385661B; AU7849275A

Description

DIPC-INS. DR. IUR. DIPL.-IN6.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück _y 25, Februar 1975

MDSERSTRASSE 2O/24 EB/VB/Kr

AKTIEBOLAGET LECTROSTATIC

Kämpagatan 5, S-532 00 SKARA,Schweden

Filtereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung mit einem geschlossenen Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß für Luft oder Gas und mit zumindest einem im Luft- oder Gasstrom angeordneten Filterelement, das von zumindest einer Filterbahn, vorzugsweise aus Papier, gebildet ist, die luft- oder gasdurchlässig, jedoch undurchlässig für in der Luft oder dem Gas enthaltene Partikel und so gefaltet ist, daß sie eine Vielzahl nebeneinander liegender Bahnbereiche bildet, und mit scheiben- oder gitterförmigen gas- oder luftdurchlässigen Abstandhaltern, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und die genannten Bahnbereiche jeweils paarweise mit gegenseitigem Abstand zur Ausbildung von Taschen abstützen, von denen jede zweite mit ihrer Öffnung und jede der übrigen mit ihrem Boden dem Luftstrom zugewandt ist, wobei die in jeder der Taschen angeordneten Abstandhalter Randbereiche aufweisen, die längs der entsprechenden Ränder der Taschen und gleichfalls längs zweier einander gegenüberliegender Wandflächen des Gehäuses verlaufen.

509836/0727

Wenngleich Filtereinrichtungen der vorbeschriebenen Art, die
beispielsweise zur Filterung von Schweißabgasen verwandt werden können, sehr wirksam sind, sind sie mit dem Nachteil behaftet,
daß das Gehäuse äußerst fest ausgebildet sein muß, da es gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten oder erniedrigten Drücken ausgesetzt ist, und daß es demzufolge schwer und schwierig zu
transportieren ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in erster Linie darin, eine
Filtereinrichtung mit einem äußerst einfachen und billigen Aufbau zu schaffen, die die gleiche oder eine größere Kapazität
als die bekannter Filtereinrichtungen aufweist und die den auftretenden Druckunterschieden ohne die Gefahr widerstehen kann,
daß die Wände des Gehäuses eingedrückt werden oder auseinanderbersten. Dieses Ziel wird trotz des Umstandes erreicht, daß das Gehäuse gemäß der Erfindung vorzugsweise insgesamt aus Wellpappe hergestellt ist.

Eine Filtereinrichtung, mittels der das genannte Ziel erreicht
wird, ist in den beigefügten Ansprüchen angegeben.

Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

509836/0727

Pig, 1 eine Filtereinrichtung gemäß der Erfindung in

einer sehr vereinfachten Form,

Fig. 2 die Wirkungsweise eines Filterelements, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 mit einer bevorzugten Ausgestaltung von Abstandhaltern zwischen Paaren zusammengehöriger Filterbahn-Bereiche j

Fig. ^ eine andere Ausfuhrungsform eines Abstandhalters, Fig, 5 eine Draufsicht auf den Abstandhalter gemäß Fig, 4, Fig, 6 eine Einrichtung zum Aufladen von Partikeln, die in zu filternder Luft oder zu filterndem Gas enthalten sind.

In Fig. 1 ist mit gestrichelten Linien ein Gehäuse 1 mit einem Einlaß 2 für zu filternde Luft öder zu filterndes Gas und einem Auslaß 3 dargestellt, Bei dem dargestellten Beispiel weist der Auslaß eine öffnung in einer Endwand H des Gehäuses auf, während der Einlaß 2 ein in die der Endwand 4 gegenüberliegende Endwand 5 eingesetzter Anschlußstutzen ist. In dieser Ausführungsform besitzt das Gehäuse einen Boden 6, eine Deckenwand 7 und zwei Seitenwände 8 und 9, Die Luft oder das Gas ist somit gezwungen, von dem Einlaß 2 zum Auslaß 3 zu strömen und nicht dargestellte Vorrichtungen, wie etwa ein Saug-oder Druckgebläse, sind vorgesehen, um den Luftstrom durch das Gehäuse 1 zu bewirken. Selbstverständlich kann - wenngleich nur eine öffnung für den AujLaß 3 eingezeichnet ist - eine Vielzahl solcher öffnungen vorgesehen und erforderlichenfalls die gesamte Endwand ¹I mit Löchern ausge-

509838/0727

R Π 3 1 R 7

Stattet bzw, perforiert sein. Zum anderen kann die Endwand U fortgelassen werden, um einen freien Austritt der gefilterten Luft aus dem Gehäuse zu ermöglichen.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Filterelement 10 zum Auffangen von in der Luft oder in dem Gas mitgeführten Partikeln angeordnet, Zwischen der Endwand 5 und der dem Gasstrom zugewandten Stirnseite des Filterelements 10 ist ein Abscheideraum 30 vorgesehen, in dem schwere Teilchen oder Zusammenbackungen bzw, Agglomerate von Teilchen auf den Boden 6 niederfallen. Um zu verhindern, daß Gas oder Luft an dem Filter 10 vorbeiströmt, kann die gesamte Umfangsflache des Filters dicht mit dem Boden 6, der Deckenwand 7 und den beiden Seitenwänden 8 und 9 verbunden sein. Stattdessen kann auch zumindest ein Teil des Filterelements der ringsherum um die dem Einlaß 2 und dem Auslaß 3 zugewandten -Stirnseitenbereiche verläuft, dicht mit den genannten Wänden verbunden sein.

Der Filter gemäß der Erfindung ist in Fig, 2 dargestellt, senkrecht zur Seitenwand 9 gesehen. Wie der Fig, 2 zu entnehmen ist, besteht der Filter aus einer Bahn aus luft- und gasdurchlässigem Material, vorzugsweise aus Papier oder ähnlichem faserigem Werkstoff, die eine dem Abstand zwischen den Seitenwänden 8 und 9 entsprechende Breite besitzt, wobei die Seitenwände in der dargestellten Ausfuhrungsform parallel zueinander verlaufen. Die Papierbahn 11, eine fortlaufende Bahn, ist zu einer Vielzahl übereinanderliegender Bahnbabschnitte wie die Bahnabschnitte

509836/0727

ZoUoI I ο / - 5.-

12,13,1^,15,16,17 und 18 gefaltet, die über Zwischenabschnitte wie die Zwischenabschnitte 19 und 20 ineinander übergehen, v/obei die Bahnabschnitte paarweise Taschen zwischen einander ausbilden. Die öffnung oder das Ende abwechselnder Taschen liegt so, daß es dem zu filternden Luft- oder Gasstrom zugewandt ist.

Wenngleich nur eine Papierbahn dargestellt ist, kann selbstverständlich eine Vielzahl übereinanderliegender bzw, sich überlappender Papierbahnen vorgesehen sein.

In der dargestellten Ausführungsform besitzen alle Bahnabschnitte 12 bis 18 untereinander dieselbe Länge, in Strömungsrichtung gesehen, wenngleich der Filter mit Bahnabschnitten unterschiedlicher Länge und Taschen unterschiedlicher Tiefe ausgestattet sein kann.

Die rechtsseitig in Fig. 2 eingetragenen Pfeile geben die Richtung des Luft- oder Gasstromes in das Gehäuse 1 hinein an. Die Luft oder das Gas stößt auf die Zwischenabschnitte, beispielsweise den Zwischenabschnitt 19, wobei in der Strömung mitgeführte Partikel, an dem Zwischenabschnitt entfernt werden, strömt in die öffnungen zwischen den Bahnabschnitten, wie den Bahnabschnitten 14 und 15, und in die durch die Rannten Bahnabschnitte und die anschließenden Seitenwände 8 und 9 gebildeten Taschen.

S09838/0727 _ηβΙΛ

°«Q'.VAL INSPECTED

Wie "in Pig. 2 erkennbar ist, wird die durch eine Öffnung eintretende Luft oder das Gas auf der gesamten Filteroberfläche gefiltert, die durch zwei einander benachbarte Bahnabschnitte und den sie verbindenden Zwischenabschnitt gebildet ist, so daß das Filter eine sehr große aktive Oberfläche erhält, obgleich die Eintrittsfläche verhältnismäßig klein ist, die in der dargestellten Ausführugnsform etwa der Größe der Endwand 5 entspricht.

Dies bedeutet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Partikel gleichfalls verhältnismäßig gering ist und daß ein Teil der Partikel über der Fi2fceroberflache schwebt und sich dort mit anderen Partikeln zu Agglomeraten verbindet, die sich auf der Oberfläche der Filterbahn absetzen, ohne in die Filterbahn in irgendeinem nennenswerten Maße einzudringen.

Die Bahnabschnitte 12 bis 18 werden zueinander mit Hilfe von Abstandelementen auf Abstand gehalten, die vorzugsweise so ausgebildet sind, daß gegenseitig getrennte, in Strömungsrichtung verlaufende Rinnen oder Kanäle zwischen den Filterbahnen gebildet werden.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines Abstandselements 21 ist in Fig. 3 gezeigt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform besteht das Abstandelement 21 aus einer wellenförmigen Papierbahn, etwa wie das wellenförmige Papierteil in Wellpappe, Zwischen dieser Papierbahn und den beiden anliegenden Filterbahn-

509836/0727

abschnitten l6 und 17 sind Kanäle wie die Kanäle 22 und 23 ausgebildet, von denen die Kanäle 22 an den Bahnabschnitt 16 und die Kanäle 23 an den Bahnabschnitt 17 angeschlossen sin<i. Das Abstandelement 21 kann auch die Form eine? Vielzahl von wellenförmigen Papierbahnen mit zwischenliegenden ebenen Papierstreifen haben, wobei innere Kanäle ausgebildet werden, die von den einander gegenüberliegenden Pilterbahnen getrennt sind. Diese Ausführungsform ist besonders günstig, wenn das Filter für ein elektrostatisches Abscheiden verwandt werden soll, wobei Partikel an den Wänden der inneren Kanäle, an den Wänden der an den Pilterbahnen angrenzenden Kanäle und an den Filterbahnen selbst niederschlagen.

Bei der in den Fig, 4 und 5 dargestellten Aus führungs form weist das Abstandelement Stege wie die Stege 24 und 25 auf, die in Strör mungsrichtung verlaufen und die durch schmale Streifen 26 und 27 miteinander verbunden sind. Die Streifen 26 und 27 bilden zusammen mit den Stegen, beispielsweise den Stegen 24 und 25, eine selbsttragende Gitteranordnung, die einer Verbiegung in Längsrichtung der Streifen einen hohen Widerstand entgegensetzt und erhebliche Druck- und Zugkräfte in Längsrichtung aufnehmen kann. Wie Fig. 4 zeigt, werden jeweils zwischen einem Paar einander benachbarter Stege Durchgangskanäle, wie die ^Kanäle 28 und 29, gebildet, die an Abschnitte der Filterbahn angeschlossen sind, wie die Bahnabschnitte 16 und 17, die oberhalb und unterhalb der genannten Strömungskanäle liegen. Es ist wichtig, daß die flächenhaften Abstandelemente, deren jedes in eine Tasche hineinragt und vor-

509836/0727

zugsweise parallel zu den übrigen Abstandelementen angeordnet ist so angeordnet sind, daß sie die Filterbahn zwischen sich festklemmen j um diese in ihrer Lage festzulegen, Die erforderliche Klemmkraft wird dadurch aufgebracht, daß die durch die Abstandelemente und die Pilterbahn gebildete Einheit fest zwischen dem Boden 6 und der Deckenwand 7 des Gehäuses 1 festgeklemmt ist. Gemäß der Erfindung sind die freien Kanten der Abstandelemente, die zu den Seitenwänden 8 und 9 hin liegen, wie die Kanten 31 und 32 in Fig. 3₃ fest mit den angrenzenden Seitenwänden 8 und Q*verbunden. Auf diese weisewerden die Seitenwände 8 und 9 zuverlässig davor bewahrt, nach außen gedrückt zu werden, wenn der Druck in dem Gehäuse 1 über dem in der Umgebung herrschenden Druck liegt, da die große Zahl der zwischengeordneten Abstandelemente die auftretenden Zugkräfte vollständig aufnimmt. Weiterhin sind der Boden und die Deckenwand 7 nicht in irgendeinem beactjt liehen Ausmaß Druckkräften ausgesetzt, da die Seitenbereiche des Filterelements vollkommen gegenüber den Wänden des Gehäuses abgedichtet sind. Somit sind die Probleme bei bekannten Ausführungen von Filtergehäusen, bei denen die Wände selbst Drücke aufnehmen müssen, die über oder unter dem Umgebungsdruck liegen, vollkommen beseitigt.

Der einzige Bereich des Filtergehäuses, der ohne besondere Verstärkung ^v einem Druckunterschied zwischen dem Inneren des Gehäuse! und dem der Umgebung ausgesetzt ist, ist der der Wandbereicte, die den Abscheideraum 30 bzw, den Auslaßraum bilden, wenn das Filter auf der Saugseite angeschlossen ist. Die parallel zur

509836/0727

Strömungsrichtung liegenden Wandbereiche sind verhältnismäßig kurz und bereiten hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit keine Probleme, und die Endfläche 5 ist v/irksam durch den im wesentlichen starren Ring verstärkt, der durch die anschließenden Bereiche der Seitenwände, des Bodens und der Deckenwand gebildet ist,

In entsprechender Weise sind die Seitenbereiche 33 und 34 des in Pig. H und 5 dargestellten Abstandelements fest mit den anliegenden Seitenwänden 8 und 9 verbunden, um damit auch in diesem Fall einen äußerst festen Aufbau zu schaffen,

Die beschriebenen Abstandelemente sind nur beispielhaft dargestellt und andere Ausführungsformen, beispielsweise mit einem scheibenförmigen oder plattenförmigen Abstandselement, das an beiden seitlichen Oberflächen Auflageschultern aufweist, die die Filterbahnen auf Abstand halten, können verwandt werden, und die Seitenkanten der Abstandelemente können fest mit den entsprechenden Seitenwänden des Gehäuses verbunden saLn,

Wenngleich in der dargestellten Ausführungsform die Filterbahn

eine konstante Breite von der Oberseite zur Unterseite des Filters aufweist, können verständlicherwexse auch Filter geschaffen werden, die von der Einlaß- zur Auslaßseite hin zusammenlaufen, wobei die Filterbahn in einer entsprechenden Weise geformt ist.

5Q9836/G727

Eine Filtereinrichtung wie die vorstehend beschriebene, in der das Gehäuse ganz aus Wellpappe besteht, hat ein Gewicht von 12 kg, das (nicht dargestellte) Gebläse eingeschlossen, Im Vergleich dazu hat eine herkömmliche Filtereinrichtung mit entsprechender Kapazität ein Gewicht von 55 kg.

Da die Filtereinrichtung praktisch insgesamt aus einer beliebigen Papiersorte hergestellt werden kann, ist ersichtlich, daß zusätzlich zu der Einsparung an Gewicht die Herstellungskosten einer solchen Filtereinrichtung ganz erheblich verringert werden. Es versteht sich ferner, daß die Filtereinrichtung gemäß der Erfindung verbrannt werden kann, wenn diese, mit der die Abstandelemente fest in dem Filtergehäuse verbunden sind, nicht mehr in der Lage ist; die Luft oder das Gas in dem erwünschten Maße zu reinigen.

Wenn Abstandelemente der in Fig. 3 dargestellten Art verwandt werden, ist die Filtereinrichtung zusätzlich zu ihrer rein mechanisch filternden Wirkung noch für eine elektrostatische . Aussonderung von Partikeln geeignet, wobei dann die erforderliche Ionisierung der Partikel mit Vorteil mit den in Fig, 6 dargestellten Mitteln bewirkt werden kann. Fig, 6 zeigt, daß das in Fig. 1 dargestellte Einlaßrohr 2 mit der Endwand 5 verbunden ist, die, wie auch die übrigen Wände des Gehäuses, aus Wellpappe besteht. Das Einlaßrohr 2 besitzt einen Flansch 35, der fest mit der Innenseite der Endwand 5 verklebt ist. Das freie Ende des Rohres 2 wird an einen Schlauch angeschlossen. Die Strömungs-

509836/0727

richtung des Gases oder der Luft wird durch den Pfeil 36 angezeigt. Das Einlaßrohr 2 ist aus elektrisch gut isolierendem Material wie etwa Kunststoff hergestellt. Zum äußeren Ende des Rohres hin ist eine Hochspannungselektrode 37 angeschlossen, die ihrerseits mit einem Hochspannungsgenerator 39 über eine Zuleitung 38 verbunden ist. Die Hochspannungselektrode 37 arbeitet mit einer geerdeten Elektrode HO zusammen, so daß zwischen den Elektroden ein Feld ausgebildet werden kann, in dem die Partikel aufgeladen werden. Die Partikel bewegen sich in dem Rohr 2 mit sehr hoher Geschwindigkeit, beispielsweise mit 5Om/sec und enthalten somit eine sehr hohe kinetische Energie; das Potential der Partikel ist folglich sehr hoch. Versuche haben gezeigt, daß eine Vorrichtung zum Aufladen von Partikeln der vorstehend beschriebenen Art ein Absetzen von Partikeln an der Innenseite des Rohrs verhindert, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß die isolierte Innenwand des Rohres auf einem höheren Potential als die Partikel liegt, und die Partikel werden deshalb zu einem Strang von Partikeln in der Mitte des Rohres zusammengefaßt. Diese Zusammenfassung der Partikel bietet den großen Vorteil, daß die Partikel Agglomerate bilden, die in dem Abscheideraum nach unten fallen und somit das Filterelement nicht belasten. Auf einer stützenden Fläche aufgesetzt ist die beschriebene Filtereinrichtung mit einem Wellpappen-Gehäuse hinsichtlich der Hochspannung hinreichend geerdet, um ein Abscheiden aufgeladener Partikel auf der Filterbahn und auf den Wänden der durch die Abstandelemente ausgebildeten Rinnen oder Kanäle zu bewirken,

509836/0727

Claims

Ansprüche:

/Ii Piltereinrichtung mit einem geschlossenen Gehäuse, einem Einlaß und einem Auslaß für zu reinigende Luft oder Gas und zumindest einem im Luft- oder Gasstrom angeordneten Filterelement das von zumindest einer Filterbahn aus luft- oder gasdurchlässi-. gern und Teilchen auffangendem Material, vorzugsweise Papier, gebildet ist, die so gefaltet ist, daß sie eine Vielzahl einander benachbarter Bahnabschnitte ausbildet, die zur Ausbildung von Taschen paarweise mittels im wesentlichen parallel zueinander liegender und das Hindurchströmen von Gas oder Luft ermöglichender scheiben- oder gitterförmiger Abstandelemente im j Abstand angeordnet sind, wobei die Öffnung oder der Boden der wechselweise aufeinanderfolgenden Taschen der Anströmrichtung des Gases oder Luft zugewandt ist und die in jeder Tasche angeordneten Abstandäemente Randbereiche aufweisen, die längs der entsprechenden Ränder der Tasche und längs zweier einander gegenüber liegender Wandflächen des Gehäuses verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der Abstandelemente (21j25) mit beiden Wandflächen (8,9) des Gehäuses (1) für dessen Verstärkung und zur Ausbildung einer Gegenkraft gegenüber im Gehäuse auftretenden, nach außen und innen gerichteten Kräften fest verbunden sind.

2, Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente mit offenen, sich in Richtung des Gas- oder Luftstroms erstreckenden Kanälen versehen sind,

509836/0727

die so angeordnet sind, daß sie die Abstandelemente gegen Biegung versteifen und hinsichtlic-h der Festigkeit gegenüber Zug- und Druckkräften in Strömungsrichtung verstärken.

3. Piltereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abstandselement aus einer oder mehreren wellenförmigen Papierbahnen besteht.

509836/0727