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Staubabscheider und dessen Verwendung Die Erfindung bezieht sich aiif
einen Staubßbsch-eider und insbesondere auf eine neue und verbesserte Vorrichtung
zum elektrostatischen Ausfällen von Staub aus einer Gasströmung.
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Nach dem Prinzip des elektrostatischen Ausfällens arbeitende Staubabscheider
sind bekannt. Sie bieten den Vorteil, daß sie verhältnismäßig große Staubmengen
bei verhältnismäßig geringem Druckabfall handhaben können. Ein Problem bei elektrostatischen
Staubabscheidern liegt Jedoch darin, daß wegen eines Lichtbogens oder ähnlicher
elektrischer Probleme Staub kurzzeitig ungefiltert durchläuuft. Nit mechanischen
Filtern arbeitende Staubabscheider, bei denen ein poröses Filtermedium, wie Gewebefilter
oder Filtersäcke verwendet werden, sind ebenfalls bekannt. Beim Sammeln von feinkörnigem
Staub entwickeln sie einen sehr hohen Wirkungsgrad und bieten die Sicherheit, daß
das Risiko eines plötzlichen Durchtritts großer Staubmengen wegfällt. Ihre Einsatzmöglichkeiten
sind jedoch begrenzt. Falls das Filtermaterial kleine Löcher aufweist oder verhältnismäßig
porös sein sollte, wird der Staub durch dieses Filtermaterial durchtreten. Dies
begrenzt seinerseits die Zahl der verwendbaren Filtermaterialien und kann damit
auch die Konstruktionskosten erhöhen. Zum Erzielen guter Ergebnissee mit einem mechanischen
Filter dieser Bauart muß auch häufig zur Bildung eines Filterkuchens eine Staubschicht
auf dem Filtermedium angesammelt werden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen neuen und verbesserten Staubabscheider auszubilden, der die verschiedenen
wUnschenswerten Merkmale der elektrostatischen Ausfällung und des mechanischen Filterns
vorteilhaft ss zusammenfa/t.
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Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und deren Verwendung,
mit denen sich bessere Ergebnisse als mit der bisherigen elektrostatischen Staubausfällung
oder mechanischen Filterung allein
erzielen lassen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum
Abtrennen von staubförmigem Gut aus einer Gasströmung vor, bei der die Staubluft
durch einen elektrosatischen Abscheider bewegt und damit der größere Teil des Staubgutes
entfernt wird, und anschließend wird die Staubluft durch ein Filter aus einem porösen
Material geschickt, wobei ein elektrisches Feld an das Filter angelegt ist und damit
der Rest des Staubgutes ausgeschieden wird. Der elektrostatische Ausscheider und
das Filter sind konzentrisch zueinander angeordnet und das Gas strömt axial am Abscheider
entlang und dann radial nach außen durch das Filter.
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Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird
die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 ein senkrechter
Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Staubabscheiders, Fig.
2 eine Aufsicht, gesehen in Blickrichtung der Linie 2 - 2 in Fig. 1, Fig. 3 in der
Vergrößerung ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 3 - 3 in Fig. 1, Fig. 4 in
der Vergrößerung ein senkrechter Schnitt, wobei einige Teile in der Ansicht dargestellt
sind, Fig. 5 in der Vergrößerung ein Teilschnitt durch ein Teil des Staubabscheiders,
Fig. 6 eine Seitenansicht zur Darstellung der Montage des Staubabscheiders, wobei
einige Teile weggebrochen sind, Fig. 7 eine Seitenansicht von rechts auf die in
Fig. 6 gezeigte Ausführungsform und Fig. 8 ein Schnitt entlang der Schnittlinie
8 - 8 in Fig. 6.
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Der in Fig. 1 dargestellte Staubabscheider enthält ein Gehäuse 10
mit einem Einlaß 11 zum Einführen des Staubgases und einen Auslaß 12 zum Abführen
des gereinigten Gases. Zwecks einfacherer Beschreibung ist das Gehäuse 10 in abgekürzter
Form dargestellt.
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Eine bevorzugte AusfUhrungsform des Gehäuses 10 wird im weiteren Verlauf
der Beschreibung erläutert0 Das Gas wird durch die Vorrichtung vom Einlaß 11 zum
Auslaß 12 mit einem Gebläse 7 gedrückt, das von einem Motor 8 angetrieben wird und
am Auslaß 12 befestigt ist. Der Auslaß des Gebläses 7 fUhrt zu einer Auslaßleitung
9, über die das gereinigte Gas abgelassen wird. Im Gehäuse 10 befindet sich weiter
in elektrostatische Abscheider 14, dessen Einlaß mit dem Staubgaseinlaß 11 verbunden
ist. Der Abscheider 14 ist senkrecht in dem Gehäuse 10 angeordnet, zylindrisch in
seiner Form und von derjenigen Bauart, bei der er axial vom Gas durchströmt wird
und dieses radial nach außen aus ihm austritt. Der Abscheider 14 enthält eine zylindrische
an einem Ende offene und dort den Einlaß bildende Sammelkonstruktion und einen axial
vom Einlaß abgelegenen Auslaß. Die Sammelkonstruktion umfaßt ein zylindrisches Gitter
18 aus einem elektrisch leitenden Material.
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Eine Zuleitung 19 ist an das Gitter 18 angeschlossen und legt auf
eine noch zu beschreibende Weise ein elektrisches Potential an dieses an. Das Gitter
18 ist an einem Ende mit einem ersten, im allgemeinen scheibenförmigen Endglied
20 des Abscheiders 14 verbunden. An seinem anderen Ende ist es mit einem zweiten
im allgemeinen ringförmigen Endglied 22 des Abscheiders 14 verbunden.
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Nach der Darstellung in Fig. 4 bildet die Mittelöffnung des Gliedes
22 den Einlaß für den Abscheider 14. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht
das Sieb 18 aus einem Gewebe aus rostfreiem Stahl mit einem Abstand zwischen den
Drähten von etwa 12,5 mm. Die Endglieder 20 und 22 bestehen aus einem dielektrischen
Material, wie einem Polyesterlaminat.
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Der Abscheider 14 enthält weiter eine zentrisch zu der Sammelkonstruktion
angeordnete Koronaelektrode 24. Die Koronaelektrode 24 hat die Form eines verhältnismäßig
dünnen und vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehenden Drahtes, der mit einem
Ende an einem Verbindungsglied 25 befestigt ist. Dieses paßt in eine in dem Endglied
20 vorgesehene Öffnung, tritt durch diese durch und erstreckt
sich
über dieses hinaus, so daß ein elektrischer Kontakt mit der Elektrode 24 mc glich
ist. Das freiliegende Ende des Verbindungsgliedes 25 ist mit einer Anordnung, bestehend
aus einer Druckfeder 26, einer Unterlegscheibe 27 und einer Mutter 28 zum Einstellen
der Spannung in Elektrodendraht 24 versehen. Ein Leitungsglied 29 ist auch mit dem
Ende des Leitungsgliedes 25 verbunden und führt zu einem elektrischen Kontakt mit
der Elektrode 24. Das andere Ende der Koronaelektrode 24 ist dur ch eine in einem
Stangenglied 30 aus dielektrischem Material vorgesehene Öffnung durchgeführt und
die Spitze oder das Ende der Koronaelektrode 24 ist mit einem Anschlagglied 31 versehen,
das sie in der Stange 30 in ihrer Lage hält. Nach dem Einstecken des Endes der Elektrode
24 durch die Öffnung in der Stange 30 wird ein Stahlknopf 31 durch Verlöten mit
Silber auf ihr Ende aufgesetzt und bildet einen Anschlag zum Festlegen der Lage
der Stange 30, um damit die Elektrode 24 zu halten. Mit ihren beiden Enden liegt
die Stange 30 in Öffnungen in einem ersten Ringglied 32. Dieses sitzt in einer in
der Außenfläche des Endgliedes 22 vorgesehenen Ringnute. Ein zweites Ringglied 33
mit einem größeren Durchmesser als das Ringglied 32 sitzt in einer weiteren in der
Außenseite des Endgliedes 22 vorgesehenen Ringnute und das ringförmige Gebiet zwischen
den Ringgliedern 32 und 33 ist mit einem harzarti'-gen Füllstoff 34 gefüllt, wie
zum Beispiel katalysierten RTV-60-Harzen. Diese können von der General Electric
Company bezogen werden. Nach ihrem Aushärten verankern sie das Stangenglied BS an
seiner Stelle. Das Endglied 22 weist eine Umfangsfläche 35 auf.
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Gegenüber der Achse der Koronaelektrode 24 ist diese unter einem Winkel
nach außen geneigt oder angeordnet. Anders ausgedrückt, die Fläche 35 schließt mit
der Unterseite des Gliedes 22 einen stumpfen und mit dessen Oberseite einen spitzen
Winkel ein. Die Gründe für das Neigen der Umfangsfläche 35 des Gliedes 22 werden
im folgenden noch erläutert.
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Der Schirm 18 des Abscheiders 14 hat eine wirksame Axiallänge, die
im wesentlichen gleich der wirksamen Axiallänge der Koronaelektrode 24 ist, und
diese ist vorzugsweise entlang der Längsachse des Schirmes 18 angeordnet. Der Abscheider
14 kann auch noch ein den Schirm 14 in enger Nachbarschaft umgebendes undurchlässiges
Rohr
37 aufweisen. Diese$ Rohr 37 ist ausreichend lang, um sich für einen noch zu beschreibenden
Zweck über einen größeren Teil der axialen ige des Schirmes 18 zu erstrecken. Das
Rohr 37 kann weiter entweder aus einem elektrisch leitenden oder aus einem dielektrischen
Material bestehen. Beispielsweise wurde eine Betriebseinheit mit einem Gitter 18
mit einer Länge von etwa 226 am und einem Außendurchmesser wo 11 cm, einem Rohr
37 mit einer Läger von etwa 190 cm und mit einem Draht 24 mit einer Läge von etwa
229 cm konstruiert.
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Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält weiter ein aus
einem porösen und dielektrischen Material bestehendes Filter 40, das in dem Gehäuse
10 zwischen dem elektrostatischen Abscheider 14 dem Reingasauslaß 12 angeordnet
ist. Das Filter 40 hat die Form eines Rohres oder einer Hülse, die vorzugsweise
dünnwandig ist. Das BD-irr umgibt den Abscheider 14 und ist in einem Abstand und
allgemeinen koaxial zu der Sammlerkonstruktion bzw0 dem Gitter 18 des Abscheiders
14 angeordnet. Das Filter 40 kann aus verschiedenen zarten von porösem dielektrischen
Material bestehen, wie zum Beispiel gewebtem, gewirktem oder nichtgewebtem Gewebe
oder Tuch, permeablem Membranmaterial, faserförmigem Material und aus porösem Kunststoff
oder anderem verhältnismäßig steifen porösen Material. Eine Art von gewebtem Tuchmaterial,
das sich als brauchbar für das Filter 40 erwiesen hat, ist ein im Handel erhältliches
Produkt der DuPont Company und wird unter der Bezeichnung Nomex Filter media Style
1610 vertrieben. Bei einem Filter 40 aus gewebtem Tuch oder Gewebe hat es sich gezeigt,
daß es eine Porosität oder ein Luft/Tuchverhältnis solcher Größe haben sollte, daß
eine Gasströmung von 200 Kubikfuß pro Minute durch eine Tuchfläche von einem Quadratfuß
in der Vorrichtung einen Druckabfall von einem halben Zoll Wassersäule bewirkt.
Bei Verwendung von nichtgewebten Materialien sollten sie eine verhältnismäßig hohe
Porosität haben.
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Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält noch eine Einrichtung
zum Anlegen eines elektrischen Feldes an das Filter 40.
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Nach der Darstellung in den Figuren 1 und 4 ist ein Schirm oder Käfig
45 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise ein Gitter
aus
rostfreiem Stahl mit einem Abstand zwischen den Drähten von etwa 12,5 mm, zwischen
dem Filter 40 und dem Reingasauslaß 12 angeordnet. Der Schirm 45 hat zylindrische
Gestalt und umschließt das Filter 40 entlang von dessen gesamter axialer Erstreckung.
Der Schirm 45 ist weiter nahe an dem Filter 40 angeordnet, so daß der Abstand vom
Abscheider 14 zum Filter 40 größer als der Abstand zwischen dem Filter 40 und dem
Schirm 45 ist.
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Insbesondere sei gesagt, daß der Durchmesser des Schirmes 45 etwas
über dem Durchmesser des Filters 40 liegt und dieses sich nicht in enger Nachbarschaft
zu dem Schirm oder Gitter 18 des Abscheiders 14 befindet. Als ein Beipiel sei genannt,
daß eine B betriebsfähige Einheit konstruiert wurde mit einem Filter 40 in Form
eines Rohres mit einer Länge von etwa 248 cm und einem Innendurchmesser von etwa
15 cm und mit einem Schirm 45 mit einer Länge von etwa 243 cm und u einem Außendurchmesser
von etwa 18 cm.
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Wie oben beschrieben, beträgt der Außendurchmesser des Schirmes 18
in dieser als Beispiel genannten Einheit etwa 10,8 cm. Zur Gewährleistung eines
richtigen elektrischen Betriebes der Vorrichtung wird dieses Verhältnis beibehalten,
wie jetzt noch in weiterein Einzelheiten erläutert wird. Eine elektrische Leitung
47 ist an den Schirm 45 angeschlossen und legt ein elektrisches Potential in einer
Weise an diesen an, wie jetzt noch erläutert wird.
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Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine bevorzugte Konstruktion des Gehäuses
10 der Vorrichtung der vorliegenden. Erfindung in einer typischen Ausführung. In
der vorliegenden Darstellung ist das Gehäuse 10 rechteckförmig und enthält eine
modulare Anordnung aus einer Vielzahl von Gruppen oder Modulen von Staubsammlern,
im vorliegenden Falle vier. Jedes Modul enthält seinerseits sechs Staubsammleranordnungen
oder -einheiten. Jede Einheit 48 enthält selbstverständlich die Kombination aus
dem elektrostatischen Abscheider 14, dem Filter 40 und dem Schirm 45. Die Einheiten
sind vertikal angeordnet. Im vorliegenden Fall enthlt jedes Modul zwei Reihen mit
je drei Einheiten. Die Module sind ihrerseits Seite an Seite in einer Reihe entlang
einer vertikalen Seitenwand 50 des Gehäuses 10 und zwischen dessen Endwänden 52
und 54 angeordnet. Jede Gruppe oder Modul ist von dem benachbaten Modul durch eine
aus einer Vielzahl von auseinanderliegenden vertikalen
Trennwänden
55 abgetrennt. Die andere Seitenwand 56 des Gehäuses 10 liegt in einem Abstand von
den Staubsammlermodulen und ist mit einem Einlaß 11 zur Aufnahme des Schmutzgases
und mit einem Auslaß 12 versehen, durch den das gereinigte Gas die Vorrichtung verläßt.
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Die Staubsammlereinheiten werden in dem Gehäuse 10 O in der folgenden
Weise gehalten. Ein Basis- oder Stützglied 60 ist in dem Gehause 10 nahe, aber in
einem Abstand von dessen Boden befestigt oder auf andere Weise gehalten. Das Stützglied
60 erstreckt sich über die gesamte Länge des Gehäuses 10 zwischen dessen Endwänden
52 und 54 und stützt damit sämtliche Staubsammlereinheiten, die die zahlreichen
Module umfassen, ab. Für jede Staubsammlereinheit weist das Stützglied 60 eine Öffnung
oder eine Bohrung auf, durch welche Öffnung das eintretende Schmutzgas inden elektrischen
Abscheider 14 der entsprechenden Einheit einläuft. Nach der Darstellung in Fig.
4 wird jede Öffnung 62 von einer absttitzenden und abdichtenden Konstruktion umschlossen.
Jede Konstruktion weist ein erstes Ringglied 63 mit einem Durchmesser etwas oberhalb
dem Durchmesser der Öffnung 62 auf und ist zum Beispiel durch Punktschweißung mit
dem Glied 60 verbunden und ein zweites Ringglied 64 umschließt den Ring 63 konzentrisch
und weist eine axiale Länge oder Höhe auf, die etwas über der Länge bzw. Höhe des
Ringes 63 liegt. Der Ring 64 ist zum Beispiel durch Punktschweißen mit dem Glied
60 verbunden und weist in seiner Außenfläche für einen noch zu beschreibenden Zweck
eine Nute 66 auf.
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In dieser illustrativen Ausführungsform mit vier Modulen weist somit
jedes Modul sechs Staubsammlereinheiten bei einer Gesamtzahl von p vierundzwanzig
Einheiten auf. Das Stützglied 60 weist vierundzwanzig der Anordnung der Ringe 63
und 64 entsprechende Öffnungen 62 und 24 auf.
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Jede Staubsammlereinheit wird an ihrem Boden auf dem Glied 60 in der
folgenden Weise abgestützt. Der Schirm 45 jeder Einheit hat einen Innendurchmesser,
der etwas über dem Außendurchmesseer des Ringes 64 liegt, und die Einheit wird auf
ihre entsprechende Öffnung 62 aufgesetzt, wobei der Schirm 45 auf dem Glied 60 aufsitzt
und den Ring 66 umschließt. Der Schirm 45 weist eine ausreichende
Steifigkeit
auf> um die gesamte Einheit: in einer noch zu beschreibenden Weise abzusttzen.
Das rohrförmige Filter 4Q sitzt verhältnismäßig dicht auf dem Ringglied 64 und ein
Klemmring ist auf das Filter 40 aufgesetzt und liegt dicht über einer Nute 66 im
Ring 64, wodurch eine verhältnismäßig luftdichte Abdichtung zwischen dem R Ende
des rohrförmigen Filters 40 und dem Ring 64 geschaffen wird. Das innere Ringglied
63 dringt ein kurzes Stück in den Füller 34 zwischen den Ringgliedern 3Z und 33
ein, so daß die zentrische Öffnung des Isoliergliedes 22 mit der Öffnung 62 in Verbindung
steht zweck Aufnahme der eintretenden Schmutzgasströmung und zwischen dem Ringglied
63 und dem FUilermatenal i ein im wesentlichen gasdichter Abschluß geschaffen wird.
Der Boden des Abscheiders 14 wird zusammen mit dem Isolierglied 22 weiter durch
das Ringglied 63 abgestützt. Somit wird Jede Staubsammlereinheit an ihrem Boden
durch einen entsprechenden Abschnitt des StRtzgliedes 60 abgestützt.
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Jede Staubsammlereinheit enthält eine mit 80 bezeichnete Spanneinrichtung.
Diese wird durch den Schirm 45 abgestützt und ist bei Blickrichtung auf Fig. 4 am
oberen Ende des Filters 40 mit diesem verbunden. Das Filter 40 ist bei Blickrichtung
auf Fig. 4 an seinem Bodenende mit einer Einrichtung in Form eines Bördels 82 versehen
und liegt mit diesem Bördel mit dem Abscheider 40 in der Nähe von dessen Bodenende
in Eingriff. Damit wird auf das Filter 40 ausgeübte Spannung auch auf den Abscheider
14 übertragen. Die Vorrichtung enthält auch eine Einrichtung in der Form eines Rohres
oder einer Hülse 84, die an einem Ende mit dem Isolierglied 20 verbunden und an
ihrem anderen Ende festgelegt ist, um damit eine Verschiebung des Abscheiders 14
beim Anlegen von Spannung an diesen zu begrenzen oder zu verhindern. Die die Spannung
anlegende Einrichtung 80 umfaßt ein Verschlußkappenglied 86 mit einem im allgemeinen
planaren Bodenabschnitt 87 und einem von diesem herabhängenden ringförmigen Flansch
88. Das Kappenglied 86 sitzt auf dem steifen Schirm oder Käfig 45 und wird von diesem
abgestützt. Es bildet die Oberseite d jeder Staubsammlereinheit.
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Ein Verbindungsglied 89 in der Form eines Ringes mit einem Außendurchmesser
von weniger als dem Innendurchmesser des Flansches 88 und mit zwei ringförmigen
Flanschabschnitten, die zwischen sich
einen redhten Winkel einschließen,
verbindet das Filter 40 mit dem Kappenglied 86. Das obere Ende -.ds Filters 40 ist
mit dem Verbindungsglied 89 über ein Klemmglied 90 verbunden und das Glied 89 ist
seinerseits durch ein geeignetes und mit 92 bezeichnetes Befestigungsmittel mit
dem Körperabschnitt 87 des Kapengliedes 86 verbunden. Ein zweites Verbindungsglied
94 mit einer Form ähnlich der des Gliedes 89 sitzt im Filter 40 in einem kurzen
Abstand von dessen oberem Ende und ist durch eine Klammer 96 mit diesem verbunden.
Das Glied 94 wird mit einem Bolzen 97 gehalten, der durch die Verbindungsglieder
94 und 89 und. durch die Kappe 86 durchtritt. Das nach außen über die Kappe 86 überstehende
Ende des Bolzens 97 ist mit einer Druckfeder 99, einer Unterlegscheibe 100 und einer
Mutter 101 versehen. Zusätzliche Befestigungseinrichtungen, zum Beispiel drei, die
je einen Bolzen, eine Druckfeder, eine Unterlegscheibe und eine Mutter enthalten,
sind auf dem Umfang der Anordnung verteilt angeordnet. Fig. 2 zeigt dies. Im Ergebnis
übt die Feder 99 eine Spannkraft auf das Gewebefilter 40 aus und drückt es in Richtung
auf das Verschlußkappenglied 86. Die Spannung ist von außerhalb der Anordnung durch
einfaches Drehen der Mutter 101 zum Einstellen der Spannung der Feder 99 einstellbar.
Wird das Filter 40 fest in Richtung auf die Kappe 86 gezogen, führt der dann erfolgende
Eingriff zwischen dem Bördel 82 und der geneigten Fläche 34 35 des Isolators 22
dazu, den Abscheider 14 bei Blickrichtung auf Fig. 4 nach oben zu ziehen. Diese
Aufwärtsbewegung wird durch das Rohr 84, das zwischen dem Isolator 20 und der Kappe
86 sitzt, begrenzt oder eingeschränkt.
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Der Bördel 82 am anderen Ende des Gewebefilters 40 läßt sich durch
Befestigen eines Reifens oder Drahtringes 103 auf der Innenseite des Filters 40
anordnen. Hierzu wird der Ring in einen gefalteten Tuchstreifen 104 eingelegt und
der Streifen 104 wird dann auf die Innenseite des Filters 40 aufgenäht, wie dies
Fig. 5 zeigt. Der Bördel bildet ein keilförmiges Glied, das sich beim Anziehen des
Filters 40 e fest auf die Umfangsfläche 35 des Gliedes 22 aufschiiebt. Damit wird
wiederum die Spannkraft auf die Abscheideranordnung 14 übertragen und zwischen dem
Filter 40 und dem Isolatorglied 22 ein im wesentlichen gasdichter Abschluß geschaffen
und
ein Austritt von Gas aus dem innerhalb liegenden Gebiet verhindert. Die Hülse 84
hat einen solchen Durchmesser, daß sie sowohl in das Filter 40 als auch in die Verbindungsglieder
89 und 94 hineinpaßt. Das Rohr 84 hat eine solche Länge, daß es mit enger Passung
zwischen das Isolatorglied 20 und das Verschlußkappenglied 86 eingeschoben werden
kann und sogar ein wenig in diesen eingebettet ist. Eine entsprechende Spannung
anlegende Anordnung ist bei sämtlichen Staubsammlereinheiten bei der Anordnung nach
den Figuren 6 bis 8 vorgesehen.
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Jedes Verschlußkappenglied 86 ist mit einem zentrischen hohlen Ansatz
bzw. einer Verlängerung 105 versehen, mit dem jede Einheit mechanisch mit einer
Vibratoreinrichtung 108 verbunden werden kann. Fig. 6 zeigt dies. Damit werden die
Einheiten zum Reinigen gerüttelt. Der Vibrator 108 arbeitet mit Druckluft und erteilt
jeder Staubsammlereinheit im allgemeinen horizontale Schwingbewegungen. Dies erfolgt
über eine Verbindungsstange oder ein Verbindungsglied 109, das vom Vibrator 108
ausgeht und in dem Ansatz bzw. der Verlängerung 105 jedes Verschlußkappengliedes
86 aufgenommen wird. Uber eine Versorgungsleitung 110 ist jeder Vibrator 108 mit
einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle verbunden. Ein einziges Vibratorglied 108
ist für jedes Modul der sechs Einheiten vorgesehen. Damit müssen in der Anordnung
nach den Figuren 6 bis 8 vier Vibratoranordnungen 108 angeordnet werden. Im Ergebnis
lassen sich damit die sechs Staubsanimlereinheiten in jedem Modul gleichzeitig rütteln.
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Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält weiter noch
Einrichtungen zum Steuern der Gas strömung durch die Staubsammlereinheiten und insbesondere
zum Unterbrechen der Gasströmung aus einer Einheit zum Reingasauslaß 12, wenn diese
Staubsammlereinheiten zum Entfernen des in ihr angesammelten Staubes gerüttelt wird.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung wird die Gasströmung
durch die zahlreichen Staubsammlereinheiten jeder Gruppe bzw. jedes Modules mit
einer einzigen Anordnung gesteuert, wobei die Steuerung der ia zahlreichen Module
seinerseits getrennt oder unabhängig voneinander erfolgt. Unter Bezug auf Fig. 6
sei ausgeführt, daß die auseinanderliegenden
vertikalen Trennwände
55 auf eine Anordnung treffen, die einen jedes Modul mit dem gemeinsamen Auslaß
12 verbindenden Kanal bzw. eine solche Kammer bildet. Die Anordnung enthält eine
vertikale Wand 115, die parallel, aber in einem Abstand von der Gehäuseseitenwand
56 verläuft und die Kanten der Trennwände 55 miteinander verbindet. Eine erste horizontale
Wand 116 verbindet die Wand 115 mit der Gehäuseseitenwand 56 unterhalb des Auslasses
12 und im Ergebnis wird eine den Auslaß 12 mit sämtlichen Modulen verbindende Kammer
bzw. ein solcher Kanal von der Seitenwand 56, der vertikalen Wand 115 und der horizontalen
Wand 116 umschlossen. Eine zweite horizontale Wand 117 verbindet die Wand 115 oberhalb
des Einlasses 11 und unterhalb des Auslasses 12 mit der Gehäuseseitenwand 56 und
bildet damit einen gemeinsamen Kanal bzw.
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eine Kammer zwischen dem Einlaß 11 und den Einlässen der Staubsammlereinheiten.
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Jede Gruppe oder jedes Modul aus den Staubsammlereinheiten befindet
sich normalerweise mit dem Auslaß 12 in Verbindung, so daß die Reingasströmung von
den Staubsammlern zum Auslaß 12 erfolgen kann. Diese Strömungsverbindung zwischen
jeder Gruppe oder jedem Modul und dem Auslaß 12 lätt sich wählbar und unabhängig
voneinander durch für jede Gruppe oder jedes Modul vorgesehene Dämpfungseinrichtungen
wahlbar und unabhängig blockieren oder abschalten. Bei Betrachtung der Figuren 6
und 7 erkennt man, daß jedes Modul mit einem Dämpfungsglied 120 versehen ist, das
im allgemeinen horizontal verläuft und mit einem pneumatischen Zylinder 122 vertikal
bewegbar ist. Dieser Zylinder ist auf der Oberseite des Gehäuses 10 angeordnet und
über eine Kolbenstange 123 mit dem Dämpfungsglied 120 verbunden. Eine Bewegung des
Dämpfungsgliedes 120 in einer Aufwärtsrichtung läßt sich mit geeigneten (nicht gezeigten)
Anschlagmitteln begrenzen, die an der Oberseite des Gehäuses 10 befestigt sind und
von diesem nach abwärts ragen. Eine Bewegung des Dämpfungsgliedes 120 in einer Abwärtsrichtung
wird von aufrechtstehenden, im allgemeinen vertikalen Flanschgliedern 126 und 127
begrenzt, die auf den Wandgliedern 56 und 115 und auf den Trennwänden 55 vorgesehen
sind. Mit anderen Worten, eine Anordnung aus Flanschgliedern 126 und 127 ist für
jedes Modul der Staubsammlereinheiten vorgesehen,und diese
Flanschglieder
umschließen eine rechteckförmige Öffnung, die das jeweilige Modul mit dem gemeinsamen
Kanal zum Auslaß 12 verbindet.
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Beim Absenken der entsprechenden Dämpfungsglieder 120, so daß sie
sich auf die Oberkante der Flanschglieder 126 und 127 aufsetzen, wird das entsprechende
Modul dadurch verschlossen und jegliche weitere Gasströmung aus diesem betreffenden
Modul der Staubsammler zum Auslaß 12 unterbrochen.
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Der Boden des Gehäuses IO enthält schräg verlaufende Seiterwände 130
und 132. Damit wird ein B Trichter gebiIdet, in den angesammelte Partikel, wie zum
Beispiel Staub, fallen, wenn die Staubsammlereinheiten geruttelt werden. Das Entfernen
des Staubes aus dem Trichter wird mit einem (nicht gezeigten) Schneckenförderer
erleichtert, der mit einem auf dem Gehäuse 130 angeordneten Motor 134 angetrieben
wird und welcher Motor über eine geeignete Kupplung 135 mit dem Schneckenförderer
verbunden ist, um die Partikel zu einem Ende des Trichters zu fördern. Dm Boden
des Trichters ist an diesem Ende ein Auslaß vorgesehen und dieser wird mit einem
Razzer-Ventil 137 verschlossen, das am Auslaß einen ç vakuumfesten Abschluß bildet.
Mit anderen Worten, der Trichterauslaß wird im allgemeinen durch das Ventil 137
verschlossen, bis das Gewicht des angesammelten Staubes ausreicht, um das Ventil
137 aufzudrücken und um damit den Trichter in einen geeigneten Behälter zu entleeren
zwecks Abtransport des Staubes von der Installation. Eine allgemein mit 138 bezeichnete
Energieversorgung ist am Boden der InstGallation angeordnet und kann eine der zahlreichen
im Handel erhältlichen Stromversorgungseinrichtungen für elektrostatische Abscheider
sein, die eine maximale Ausgangsspannung von etwa 50.000 Volt liefern.
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Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung arbeitet in der folgenden
Weise. Die Arbeitsweise einer einzigen Einheit wie sie in den Figuren 1 bis 5 gezeigt
ist wird nun beschrieben. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß das gleiche Arbeitsprinzip
für jede Einheit in einer aus mehreren Einheiten bestehenden Installation gilt,
wie diese in den Figuren 6 bis 8 gezeigt wird. Unter Bezug auf die Figuren 1 und
4 sei nun ausgeführt, daß das Schmutzgas durch den Einlaß 11 in die Vorrichtung
eingeführt und durch die
Arbeit des Gebläses 7 durch den elektrostatischen
Abscheider bewegt wird, um damit einen größeren Anteil der Partikel aus der Gasströmung
abzuscheiden. Im besonderen sei gesagt, daß das zu reinigende Gas über die Öffnung
62 der Platte 60 bei Blickrichtung auf Fig. 1 am Boden des Abscheiders 14 in diesen
eintritt und dann in Asialrichtung im Abscheider 14 entlang der Längserstreckung
des Rohres 37 weiter strömt worauf das Gas dann in einer allgemein radialen Richtung
durch den Schirm 18 nach außen strömt. Im vorliegenden Fall wird der Koronadraht
oder die Elektrode 24 auf einen Verhltnismäßig negativen Potential, das heißt Masse,
gehalten und der Schirm 18 ist an ein verhältnismäßig positives Potential angeschlossen.
damit ist der Leiter 19 mit dem positiven Anschluß der Spannungsversorgung verbunden,
wie zum Beispiel der Spannungsversorgung 138 in der Installation nach den Figuren
6 bis 8, und der in Fig. 4 gezeigte Leiter 28 29 ist mit dem Gehäuse 10 verbunden.
Die Größe des angelegten elektrischen Potentials schwankt in Abhängigkeft von der
Gesamtabmessung der Staubsammlereinheiten. Bei einer typischen Einheit, bei der
der Schirm 18 einen Durchmesser von etwa 10 cm hat, würde die Potentialdifferenz
typischerweise etwa 30.000 Volt betragen. Auch die relativen Polaritäten der Koronaelektrode
24 und des Schirmes 18 lassen sich ändern. Die Koronaelektrode 24 liegt vorzugsweise
auf einem verhältnismäßig negativen Potential. Es hat sich nämlich gezeigt, daß
dann bei einem verhältnismäßig größeren Strom zum Erzielen einer besseren Staubsammlung
eine stabilere Korona auftritt.
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Der aus der Koronaelektrode 24, dem Rohr 37 und dem Schirm 18 bestehende
Abschnitt der Vorrichtung stellt im wesentlichen einen rohrförmigen, koaxialen elektrostatischen
Abscheider dar. Staubpartikel und anderes in diesem Abschnitt der Vorrichtung eintretendes
Korngut wird in dem Koronastrom aufgeladen, der eine Größe von mehreren Milliampere
hat, und sammelt sich auf dem Schirm 18 an. Dabei dient das Rohr 37 dazu, die Strömung
aus dem Gas und den Partikeln entlang im wesentlichen der gesamten Länge des Schirmes
18 auszurichten. Damit wird die Staubansammlung verbessert. Das Rohr 37 kann entweder
aus einem leitenden Material oder auch aus einem dielektrischen Material bestehen.
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Ein großer Prozentsatz in der Größenordnung von etwa 95 % der Staubpartikel
in der Gasströmung wird auf diese Weise in diesem Abschnitt der Vorrichtung ausgefällt.
Das Gas wird durch das Gebläse 7 vom Abscheieder 14 durch das Filter 40 aus dem
porösen Material bewegt, während ein elektrisches Feld an diesem Filter 40 anliegt.
Im speziellen strömt das Gas in Richtung nach außen aus dem Abscheider 14 durch
den Schirm 18 durch und tritt in den Raum zwischen dem Schirm 18 und dem Filter
40 ein, wo es dem zwischen dem Schirm 18 und dem Schirm 45 herrschenden elektrischen
Feld ausgesetzt wird. Die Potentialdifferenz zwischen dem Schirm 45 und dem Schirm
18 ist typischerweise die gleiche wie zwischen der Koronaelektrode 24 und dem Schirm
18. Der in den Figuren 1 und 4 gezeigte Leiter 47 ist in diesem Fall mit dem Gehäuse
10 verbunden. Das elektrische Feld kann jedoch auch in seiner relativen Größe als
eine Sache der Entwurfswahl entweder größer oder niedriger sein. Das Filter 40 dient
zum Entfernen des Restarteiles an gekörntem Gut aus der Gasströmung. Mit dem Gebläse
7 wird das Reingas dann vom Filter 40 abgezogen und verläßt die Vorrichtung über
den Auslaß 12. Während das Gas hier durch das mit dem Auslaß 12 verbundene Gebläse
durch die Vorrichtung bewegt wird, wobei dieses Gebläse in der vorliegenden Darstellung
das Gas dadurch die Vorrichtung saugt, könnte das Gas auch mit einem im Einlaß 11
angeordneten Gebläse bewegt werden, das dann das Gas durch die Vorrichtung schieben
oder drücken würde.
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Die Gegenwart des Filters 40 auS einem porösen dielektrischen Material
dient zur Bildung einer physikalischen Matrix zum Aufsammeln eines Filtrationskuchens
und zur lokalen Konzentration des elektrostatischen Feldes infolge der dielektrischen
Eigenschaften des Filtermaterials. Die Gegenwart des Filters 40 in diesem Feld erzeugt
eine Zwischenwirkung zwischen dem Feld und der dielektrischen Konstruktion, zum
Beispiel der dielektrischen Fasern im Falle von Suchfiltermaterial, das zur Verstärkung
des elektrischen Feldes tendiert und örtlichen Konzentrationen erzeugt, die auf
die geladenen Partikel einwirken, die dem Aufsammeln im Abscheider 14 entronnen
sind. Im Ergebnis ermöglicht die vorliegende Erfindung eine bessere Staub sammlung
als entweder mit dem Abscheider 14 allein oder allein mit dem Filter 40 erreichbar
lehre.
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Dies ist insbesondere ersichtlich, da es sich nicht als notwendig
herausgestellt hat, auf dem Filter 40 eine Staubschicht anzusammeln, um damit zum
Erzielen guter Ergebnisse einen Filterkuchen aufzubauen. Weiter, kleine Löcher in
dem Material des Filters 40, wie in Gewebe- oder Tuchmaterial, die normalerweise
ein Durchblasen von Staub verursachen würden, haben dann keine Auswirkung, wenn
sich das Filtermaterial in dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Feld befindet.
Ein anderes wichtiges durch das Verfahren und die Vorrichtung nach vorliegender
Erfindung eintretendes Ergebnis liegt darin, daß die Auswirkungen des elektrostatischen
Feldes auf das Filter 40 die Verwendung von weit poröserem Material für das Filter
40 gestatten als bisher verwendet werten konnte, ohne daß dabei das Problem des
Durchblasens von Staub durch das Filtermaterial eintritt.
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Es ist wichtig, daß das Filter 4C dicht neben dem Schirm 45 angeordnet
wird. In der vorliegenden Darstellung hat das Filter 40 die Form eines Rohres oder
Schlauches und nahezu den gleichen Durchmesser wie der Schirm 45 und befindet sich
nicht in enger Nachbarschaft zu dem Schirm 18 oder Rohr 37 des Abscheiders 14.
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Mit anderen Worten, der Abstand vom Abscheider 14 zum Filter 40 sollte
größer als der Abstand zwischen dem Filter 40 und dem Schirm 45 sein. Falls dieses
Verhältnis nicht beibehalten wird und das Filter 40 nahe an dem positiven elektrischen
Potential des Schirmes 18 oder des Rohres 37 anzuordnen wäre, können die von dem
Filter 40 bewirkten Feldkonzentrationen zu einem Rücksprühen führen. Dabei würden
sich in dem Raum zwischen der Koronaelektrode 24 und dem Schirm 45 elektrische Lichtbogen
ausbilden.
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Nach einem Betrieb der Staubsammlervorrichtung über einen gewissen
Zeitraum sind der Koronadraht 24, die Schirme 18 und 45 und das Filter 40 mit aus
der Gas strömung entferntem Staub und anderem Staubgut bedeckt und müssen gereinigt
werden. Nach der vorliegenden Erfindung erfolgt dies durch Absperren der durch die
Vorrichtung durchtretenden Gasströmung und durch Rütteln der Konstruktion auf solche
Weise, daß der angesammelte Staub durch die Öffnung 62 nach unten fällt und dann
mit geeigneten Einrichtungen,
wie zum Beispiel einen Trichter,
zur Entfernung aus der Vorrichtung aufgesammelt werden kann. Der Ringraum zwischen
dem Boden des Rohres 37 bei BISckrichtung auf Fig. 4 und der Oberseite des Gliedes
22 ermöglicht, daß von der Oberseite des Filters 4C entferner Staub durchfällt und
in die Öffnung 62 gelangt. Es ist von Vorteil, daß ftir das Reinigungsverfahren
keine Rückströmung an Luft benötigt wird und das Reinigen bei angelegter Spannung
durchgeführt werden kann. Auf Wunsch kann jedoch eine Ruckströmung verwendet werden
und auch die elektrische Energie läßt sich während des Reinigens abschalten. Für
ein wirkungsvolles Reinigen sind diese Vorgänge Jedoch nicht notwendig. In einer
Installation mit einer großen Anzahl von Einheiten wie bei der Installation nach
den Figuren 6 bis 8 wird der Reinigungsvorgang bei Jeder Gruppe oder Jedem Modul
der Staubsammiereinheiten getrennt oder einzeln durchgeführt. Der Zylinder 122 für
die betreffende Gruppe der zu reinigenden Einheiten wird betätigt und senkt die
Platte oder die Dämpfungseinrichtung 120 ab und unterbricht damit nur die durch
diese betreffende Gruppe durchtretende Gasströmung und dann wird der Vibrator 108
für diese Gruppe betätigt und rüttelt samtliche sechs Einheiten dieser Gruppe gleichzeitig.
Nachdem dies geschehen ist, wird der Zylinder 122 erneut betatigt und hebt die Dämpfungseinrichtung
120 an. Damit wird diese Gruppe bzw. dieses Modul wieder in Betrieb gesetzt. Bei
Bedarf kann dann auch die nächste oder benachbarte Gruppe abgeschaltet und in der
gleichen Weise gereinigt werden. Nach der Darstellung in Fig. 6 ermöglichen an der
Oberseite und der Seitenwand 50 des Gehäuses 10 befestigte entfernbare Abdeckungen
140 und 142 einen Zugang zum Absenken der Einheiten an einen Ort zwecks Zusammenbau
in der Installation wie auch bei Bedarf für Wartungsvorgänge.
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Damit ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung die beabsichtigten
Zwecke erfüllt. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bilden
eine wünschenswerte Kombination aus Attributen der Staubsammlung durch elektrostatisches
Abscheiden und den Attributen der Staub sammlung durch mechanisches Filtern, wobei
ein poröses Filtermedium wie Gewebefilter oder Säcke verwendet werden. Große Staubmengen
lassen sich bei geringen Druckabfällen in der Vorrichtung bearbeiten, wie im Fall
von elektrostatischen
Abscheidern, und eim sehr wirkungsvolles
Aufsammeln von kleinen Staubpartikeln läßt sich mit einer begleitenden Sicherheit
vor dem Risiko eines Durchtrittes von großen Staubmengen, wie im Fall von Sackgehäusen,
erreichen. Weiter, das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
ermöglichen Ergebnisse, die denen mit entweder elektrostatischer Abscheidung oder
mit mechanischer Filterung allein erzielbaren überlegen sind.
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Ein typischer Einsatz der Vorrichtung wäre bei einer Staublast zwischen
etwa 10 und etwa 20 Korn pro Kubikfuß und einem Luft/ Gewebeverhältnis von etwa
20 zu etwa 30 in demjenigen Falle, in dem das Filter 40 aus Tuch- oder Gewebematerial
bestünde, und ein Druckabfall von etwa 7,5 mm Wassersäule würde in der Vorrichtung
bei einem Wirkungsgrad von mehr als 99 % auftreten. Die Kombination des elektrostatischen
Abscheiders und Filters aus porösem dielektrischen Material mit einem an das Filter
angelegten elektrostatischen Feld erzeugt mehrere wünschbare Effekte. Infolge der
elektro statischen und gemeinsam mit der Struktur des Filters wirkenden Kräfte erfolgt
eine sehr wirkungsvolle Partikelsammlung, falls das Filter wie bei Gewebe oder Tuch
aus Fasern besteht. Sehr poröse Filtermaterialien lassen sich verwenden und Löcher
im Filtermaterial sind nur von geringer Bedeutung. Das Filter 40 dient zum Abfangen
jedweder momentanen Staub durchgänge aus dem Abscheider 14 bei Bildung von Lichtbögen
oder bei ähnlichen elektrischen Problemen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet
sich ohne weiteres für eine modulare Anordnung, bei der sich die einzelnen Einheiten
ohne weiteres ersetzen lassen, und sie kann auch in modulare Abschnitte zusammengesetzt
werden, die ihrerseits nach Wunsch zum Bilden der erforderlichen Kapazität bei der
jeweiligen Anlage mehrfach zusammengesetzt werden können.
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Die Wartung der Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach, da die Patronen
oder Einheiten von ihrer Oberseite aus eingestellt werden.
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Obwohl nur eine einzige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
im Detail beschrieben wurde, erfolgte dies nur für die Zwekke der Erläuterung und
nicht zur Beschränkung.
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Patentansprüche: