DE2528220A1 - Staubabscheider - Google Patents

Description

Beschreibung:

Das allgesaeine Interesse an der Verringerung der Luftverschmutzung hat dazu geführt, daß angestrebt wird, die Abgabe von Feststoffteilchen in die Luft mindestens in kommerziellem Umfang weitgehend zu verringern. Luftfilter sind für diesen Zweck bekanntgeworden» die mehr oder weniger in besonderer Weise an die unterschiedlichen Einsatzbereiche angepaßt sind.

So gibt es eine große Anzahl von Einsatzfällen» in welchen eine große Luftmenge kontinuierlich gereinigt werden muß. Um die Handhabung von mehreren Hundert m Luft pro Minute zu ermöglichen» müssen große Filterbereiche zur Verfügung gestellt werden, wobei trotzdem ein erheblicher Druckabfall durch die Filteranlage bedingt wird. Aus praktischen Gründen ist es notwendig» daß eine kontinuierliche Reinigung des FiltermediiBss vorgesehen wird» wobei auch eine Verdopplung der Einrichtung vorgesehen ist, um damit ein Aussetzen des Reinigungsvorganges zu vermeiden, der unerwünscht hohe Kostenfolgen haben kann, wobei auch die Zeitdauer» in der ein Filter so verschmutzt ist, daß es nicht mehr wirksam arbeitet» meistens nur relativ kurz ist.

Der übliche Aufbau eines Luftfilters besteht darin, daß ein Gehäuse vorgesehen wird, das durch Trennwände in einen Einlaß und Luftreinigungskammern unterteilt wird» wobei diese Trennwände eine Vielzahl von Durchflußöffnungen aufweisen. In diesen Burchflußoffnungen wird ein aus Gewebe

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bestehender Sack eingehängt, der häufig in einem Drahtrahmen gehalten ist und entsprechende Gebläseeinrichtungen bewirken, daß die Luft diesen Sack durchströmt, so daß die auszuscheidenden Feststoffpartikelchen sich an der äußeren Seite des Sackes sammeln. Ein Reinigen erfolgt dadurch, daß ein kurzer Luftstrahl in den Sack geführt wird, und zwar vorzugsweise impulsweise, so daß dadurch der Durchfluß durch den Sack umgekehrt wird und der Sack damit einer kleinen Schüttelbewegung ausgesetzt wird. Durch diese Maßnahme werden die abgelagerten Feststoffpartikelchen von der Sackwandung gelöst und fallen auf den Boden der Kammer und werden von hier entweder intermittierend oder kontinuierlich über eine Luftschleuse abgeführt.

Bezüglich einer normalen Ausführungsform kann darauf

3 hingewiesen werden, daß ein solches Filter etwa 250m Luft pro Minute durchsetzt mit einer Flußgeschwindigkeit

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von etwa 0,2m pro Minute pro 9 30cm . Hierbei werden

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etwa 6500 dem Oberfläche erforderlich und somit etwa 81 Säcke, die einen Durchmesser von 114 mm aufweisen und deren Länge etwa 2,40 m beträgt. Allein aus diesen Angaben ist ersichtlich, daß die Filterelemente allein ein Gehäuse benötigen, das eine erhebliche Größe aufweist.

Auch sind die Filtersäcke und die sie tragenden Rahmen recht groß und nur schwierig zu handhaben, so daß damit

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der Einbau und die Wartung der Filterelemente aufwendig ist, wobei außerdem der Verschleiß hoch ist.

Es wurde schon versucht, andere Mittel zu finden, um derartige Filtersäcke zu ersetzen, wobei diese Versuche aber über Laboratoriumsfeststellungen nicht hinausgekommen sind. So wurden beispielsweise poröses Metall und keramische Medien vorgeschlagen, die aber eine zu geringe ' Leistungsfähigkeit aufwiesen,,während gewebte Metallfilter zu kostenaufwendig sind. Faltenfilter haben sich bisher nicht bewährt, da ihre Lebenszeit zu kurz ist und damit die Handhabung zu unpraktisch.

Der Vorschlag gemäß der Erfindung zielt auf die Verringerung der Größen der Luftfilter und verbessert die Handhabbarkeit und die Wirksamkeit durch den Einsatz von aus Papier bestehenden Faltenfxlterelementen, die in besonderer Weise aufgebaut sind, um damit die Standfähigkeit und Lebensdauer zu verbessern, indem die Filterelemente.mit einer "verringerten Durchflußgeschwindigkeit" betrieben werden und durch das Vorsehen von Mittel, um die Elemente wesentlich einfacher und schneller ein- und ausbauen zu können. Derartige Faltenfilterelemente wurden für den Einsatz als Schutzvorrichtung für Verbrennungsmotor benutzt, insbesondere für Nutzfahrzeuge, die auf Baustellen o.dgl. eingesetzt werden und sind daher für diesen Einsatzzweck in besonderer Weise ausgebildet. Jedoch werden sie bei

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diesen Einsatζzwecken nicht dem Umkehrreinigungsverfahren (Rückflußreinigung) unterworfen.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß derartige an sich bekannte Papierfaltenfilter dann, wenn sie einer verringerten Durchflußgeschwindigkeit ausgesetzt werden, beispielsweise von 0,o28 bis 0,o6 m pro Minute je etwa 1000cm Filterfläche vergleichbar mit Gewebesäcken bezüglich des zu behandelnden Luftvolumens sind, wobei sie den Anforderungen durch ein kontinuierliches Reinigen mittels Umkehrluftströmen standhalten und dabei aber merklich die Gesamtgröße -der Filtereinheit verringern, und zwar häufig um einen Faktor von zwei. Sechszehn solcher Elemente stellen eine Fläche von etwa 920 cm dar bei einer Höhe von 71 cm anstatt 2,Ho m und ersetzen 81 der bisher bekannten Filtersäcke. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Papierfaltenfilter wesentlich kostengünstiger als die Gewebesäcke sind.

Aufgabe der Erfindung ist daher, einen neuen und verbesserten Luftfilter zu schaffen, der in der Lage ist, große Volumen von Luft durchzusetzen, während er einen wesentlich kleineren Raum als die bisher bekannten Konstruktionen aufweist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Schaffen eines solchen Filters, bei welchem gefaltete Papierfxlterelemente eingesetzt werden, die eine verbesserte Ausbildung aufweisen. Schließlich bezieht sich die Er-

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findung auf ein solches Filter, das neue Mittel für die Halterung der Elemente schafft, wodurch die Elemente schnell und einfach austauschbar sind.

In diesem Zusammenhang ist wichtig, noch auf folgendes hinzuweisen:

Bei jeder Filteranordnung ist die Auslegung des Filters von Bedeutung, wobei das Volumen der zu filternden Luft bekannt ist und die wirksame Porosität des Filterelementes im Zusammenhang mit dem zu reinigenden Gas zu bestimmen ist, und zwar normalerweise nach Erfahrungswerten, in Abhängigkeit von der Art des Feinheitsgrades und der Konzentration der auszuscheidenden Feststoffteilchen, der Temperatur des Gases.und weiterer für den jeweiligen Anwendungsfall wichtiger Faktoren. Da die Porosität bekannt ist, kann die erforderliche Querschnxttsfläche des Filters» um das gewünschte Volumen an Gas zu behandeln, bestimmt werden.

Der Quotient aus dem Luftvolumen pro Minute und der

Filtergröße in cm ist der sogenannte Filterwert» der in cm/min. ausgedrückt wird.

Der vorstehend (Seite 4, Zeile 18) benutzte Ausdruck "verringerte Durchflußgeschwindigkeit" bedeutet praktisch, daß eine größere Filterfläche als üblich benutzt wird, da die tatsächlich zu behandelnde Gesamtluftmenge nicht verringert werden kann. Ein praktisches Ausführungsbeispiel soll dies verdeutlichen. Es sei vorausgesetzt, daß

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etwa 25m Luft pro Minute durch ein Filter geführt

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werden sollen, das eine Porosität aufweist, derart,

daß 92,9oocm Filterbereich erforderlich sind. Die Filterleistung und die Geschwindigkeit der Luft durch das Filter sind dann 2,7 m/min. Wird nunmehr die Filter-

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fläche auf 27 8.7oo cm vergrößert, arbeitet das Filter mit einer Leistung von o,9 m/min., so daß die "verringerte Durchflußgeschwindigkeit" den Faktor 3 besitzt und die Luftgeschwindigkeit durch das Filter um ein Drittel gegenüber vorher gesenkt wurde.

Diese Maßnahme hat weiterhin den Vorteil, daß dadurch die Filterleistung verbessert wird, da bei niedrigerer Leistung auch wesentlich kleinere Feststoffpartikelchen abgeschieden werden, die sonst durch das Filtermedium hindurchgepreßt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Ansprüchen erläutert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1 eine Frontansicht teilweise geschnitten eines Luftfilters gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine ähnliche Seitenansicht, Fig. 3 eine Draufsicht,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Achse eines Filterelementes und

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Fig. 5 einen Teilschnitt gemäß der Linie 5-5 in Fig. 4,

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispxel weist ein Gehäuse 10 auf, das auf entsprechenden Stützen steht und mit Inspektionstüren 12 ausgerüstet ist. Das Gehäuse wird durch eine horizontale Trennwand 13 in eine Einlaßkammer 14 und eine Reinluftkammer 15 unterteilt. Der untere Teil der Kammer IH ist als Trichter 16 ausgebildet und weist an seinem Boden ein Entleerungsventil 17 an sich bekannter Art auf, das motorisch angetrieben werden kann. Die Schmutzluft wird in die Kammer m durch den Einlaß 20 zugeführt, der einen Deflektor 21 aufweist, welcher aus einem Halbzylinder 22 aus perforiertem Metall besteht, der an seinem Ende eine Scheibe 2 3 aus nicht perforiertem Metall aufweist, wobei diese Scheibe vorzugsweise in einem Winkel von etwa 77° gegenüber der Achse der Einlaßöffnung ausgerichtet ist. Die Perforationen in dem Halbzylinder können etwa 1,25 cm Durchmesser aufweisen und bilden etwa 5o% des Bereiches.

Die Trennwand 13 weist öffnungen 24 für den Durchgang der Luft aus der Kammer 14 in die Kammer 15 auf, von wo aus sie durch einen Auslaß 25 abgeführt wird, der ebenfalls dazu dient, einen Zugang zur Kammer 15 zu schaffen. Der Luftstrom durch das Filter kann durch ein Gebläse oder eine Pumpe erreicht werden, welches entweder die Luft vom Auslaß 25 abzieht oder die Luft in den Einlaß 20 einbläst, je nach Anwendungsfall. Bei einer Ausführungsform der Er-

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findung hatte der Einlaß 20 einen Durchmesser von 46cm und der Auslaß 25 einen Durchmesser von 51cm. Für einen Luft-

strom von 185 m pro Minute resultiert dies in einer Einlaßgeschwindigkeit von 1119 m pro Minute und einer Auslaßgeschwindigkeit von 9o7 m pro Minute.

In der Kammer IH sind unterhalb der Öffnungen in der Trennwand 13 eine Anzahl von Papierfaltenfilterelementen 26 angeordnet, die deutlicher in den Fig. 2,4 und 5 dargestellt sind. Jedes Filterelement besteht aus einem Hohlzylinder aus gefaltetem, porösem Papier, welches das eigentliche Filtermedium darstellt, wobei die Falten parallel zur Achse des Zylinders verlaufen und die erste und letzte Falte miteinander - wie dies bei 30 dargestellt ist - verklebt sind. Der Hohlzylinder 27 wird zwischen einem inneren Sieb 31 und einem äußeren Sieb 32, die beide aus perforiertem Metall bestehen, gehalten. Die inneren Faltenkanten sind am inneren Sieb 31 in einem kleinen Abstand längs des Zylinders durch Klebstoffraupen gehalten und die äußeren Falten sind ähnlich an dem äußeren Sieb 32 durch Klebstoffraupen 34 festgelegt. An einem Ende des Elementes werden die Siebe und die Falten über einen Ring 35 aus nichtdurchlässigem Werkstoff über den Klebstoff 36 gehalten und am anderen Ende werden die Siebe und die Falten auf einer Scheibe 37 durch Klebstoff 40 festgelegt. Die Scheibe 37 weist eine zentrale Einbuchtung 41 auf, die mit einer Öffnung versehen ist, durch die eine Riegelstange 42 ge-

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führt werden kann, die an der Scheibe über ein Mutternpaar 43 und 44 unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Dichtung festlegbar ist.

Das freie Ende der Riegelstange 42 wird mit einem Bügel 46 verschraubt, der in Nuten 47 in einem Sternhalter liegt, welcher selbst an der Unterseite der Trennwand 13 festgelegt ist und in der öffnung 24 zentriert ist. Wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist, besteht der Sternhalter 50 aus zwei Stegen 51 und 52, die miteinander punktverschweißt sind, um ein im wesentlichen Y-förmiges Gebilde mit drei Armen zu schaffen, welches an seiner Kante an der Trennwand 13 angeschweißt ist. Im Bereich des Zentrums des Sternhalters 50, d.h., dort wo die Nuten 47 für den Bügel 46 vorgesehen sind, sind die Stege 51 und 52 etwas aufgebogen, um eine kleine U-förmige öffnung zu schaffen, wobei die Stege nur etwas weiter voneinander entfernt sind als der Durchmesser der Riegelstange 42. An den äußeren Enden der Stege des Sternhalters 50 sind diese ausgenommen, wie dies bei 53 erkennbar ist, um derart auf den Innendurchmesser des Faltenfilterelementes 26 angepaßt zu sein. Zu jeder öffnung gehört ein Ring 5 4 aus nachgiebigem Werkstoff, wie beispielsweise Gummi, der eine Dichtung zwischen der Trennwand und dem benachbarten Ende des ringförmigen Filterelementes bildet, wenn das Filterelement und die Riegelstange 42 fest in den Bügel eingeschraubt sind.

Es ist zu sehen, daß der Luftweg von der Kammer 14 zur

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Kammer 15 radial nach innen durch das Sieb 32, den Hohlzylinder 27 und das Sieb 31 des Fxlterelementes führt, dann durch die Innenseite dieses Elementes und über den Sternhalter 50 hinaus. Staub und andere Feststoffteilchen werden an der äußeren Oberfläche des Fxlterelementes abgelagert und müssen periodisch abgeführt werden, um damit das Filterelement zu reinigen und seine Wirksamkeit wieder herzustellen.

Das Reinigen erfolgt durch Mittel, die eine Ejektorpumpe, wie beispielsweise die Venturi-Düse 55, aufweisen, die mit jeder öffnung der Trennwand 13 verbunden sind. Die Venturi-Düsen sind in der Kammer 15 angeordnet und mit der Trennwand 13 so verbunden, daß sie zentral über der öffnung liegen, und zwar unter Zuhilfenahme von Nieten 56. Im Abstand von und koaxial zu den Venturi-Düsen 55 sind Düsen 57 angeordnet, durch die kurze Luftströme von komprimierter Reinluft durch die Venturi-Düsen in die Filterelemente gepreßt werden, und zwar in einer vorbestimmten Zeitfolge. Die Düsen können in einfachster Weise als einfache radiale Öffnungen in luftführenden und sich seitlich über die Venturi-Düsen erstreckenden Rohren ausgebildet sein.

Ea wurde herausgefunden, daß, wenn sechzehn Filterelemente benutzt werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, ein wirksames Arbeitssystem dadurch gebildet werden kann, daß, wenn zwei Elemente gleichzeitig gereinigt werden, vierzehn

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Elemente die übliche Filterarbeit weiterleisten. Daher sind acht Reinigungsrohre 60 und 61 vorgesehen, die sich in die Kammer 15 erstrecken und eine gleiche Anzahl von Magnetventilen 62 aufweisen, die eine Verbindung dieser Rohre mit einer Hauptleitung 6 3 herstellen, die Luft mit einem Druck von 100 kg pro cm liefert. Die Rohre 60 sind relativ kurz und geradlinig ausgebildet und erstrecken sich direkt über die Zentern der Venturi-Düsen in der Nähe der Hauptleitung 63, während die Rohre länger und gekrümmt ausgebildet sind, um direkt über die Zentern der Venturi-Düsen zu führen, die von der Hauptleitung entfernt*liegen. Jedes Rohr weist zwei Düsen auf, um derart Luftströme in die zugeordnete Venturi-Düse zu schicken.

Die Magnetventile 62 sind Über entsprechende Leitungen 6¹I mit einer Schaltkammer 65 verbunden, die entweder die gewünschte Zeitsteuervorrichtung aufweist oder mit dieser in Verbindung steht, um derart die Magnetventile in den gewünschten Zeitabständen zu steuern. Hierbei wurde herausgefunden, daß elektrische Impulse von 50 Millisekunden zu Ventilöffnungen von etwa ein Zentel Sekunde führen und daß der daraus resultierende Luftimpuls kurz und abrupt genug ist, um so den gewünschten Reinigungseffekt von zwei Filterelementen herbeizuführen. Die Ventile werden wiederholt in einen vorbestimmten Zeitplan

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betätigt. Wie oft der Reinigungszyklus aller acht Ventile erfolgen muß, ist eine Frage der praktischen Feststellung im jeweiligen Anwendungsfall, jedoch konnte festgestellt werden, daß es sinnvoll ist, wenn alle Ventile zu gleichen Intervallen arbeiten, wobei der Zyklus zwischen einer halben Minute und acht Minuten und mehr variieren kann.

Obgleich die Faltenfilterelemente 26 dargestellt und beschrieben sind, ist es aber doch möglich, auch andere faserförmige Werkstoffe zu benutzen, wie beispielsweise Filz.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind demgegenüber Abänderungen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, insbesondere sind die Zahlenangaben variierbar, je nach dem gewünschten Einsatzfall und der Größe der Einrichtung.

Patentansprüche:

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen von mit Feststoffteilchen beladenen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch Faltenfilterelemente geführt wird, deren Filterbereich so groß gewählt wird, daß die Gasgeschwindigkeit durch das Filter um den Faktor von etwa 4 kleiner ist als die normalerweise zu berechnende Geschwindigkeit und Umkehrluftströme in das Innere der Filterelemente geführt werden, die in kurzen Zeitabständen Umkehrluft in die Filterelemente pressen, um diese von Staub zu reinigen.

2. Filteranordnung mit Rückflußreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß Papierfaltenfilterelemente (26) benutzt werden, deren Filterfläche größer als die normale Filterfläche ausgelegt wird.

3. Filteranordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse Clo),

b) eine das Gehäuse (lo) in eine erste und eine zweite Kammer (14, 15) teilende Trennwand (13) mit einer Vielzahl von Verbxndungsöffnungen (24),

c) eine den Verbindungsöffnungen (24) entsprechende Vielzahl von Filterelementen (26), die aus hohlen Faltenfilterpapierelementen bestehen, deren Falten

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parallel zur Längsachse des gebildeten Zylinders stehen und innerhalb eines äußeren und inneren Zylinders (31, 32) angeordnet sind und an diesem Zylinder befestigt sind,
d) Haltevorrichtungen für die Filterzylinder mit je einem Sternhalter (5o), einer am Gehäuse befestigbaren Riegelstange (42), die innerhalb des Zentrums der zylindrischen Filterelemente verläuft und an ihrem oberen Ende einen Bügel (46) trägt, der sich in Nuten (47) des Sternhalters (5o) legt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb jedes Faltenfilterelementes eine Luftzuführung mit Düsen (57) vorgesehen ist, die mit Venturi-Düsen (55) im Bereich der Faltenfilterelemente (26) zusammenwirken.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternhalter (5o) an der Trennwand (13) festgelegt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternhalter (5o) durch Stege (51, 52) gebildet ist, die im Bereich der Riegelstange (42) eine U-förmige öffnung bilden zur Aufnahme des Bügels (46).

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Enden des Sternhalters (5o) zur Aufnahme und Festlegung des Filterelements (26) ausgenommen sind (bei 53).

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