DE2545684C3

DE2545684C3 - Rückspül-Spaltfilter

Info

Publication number: DE2545684C3
Application number: DE2545684A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Juergen Dr. Becker; Horst Boehme; Klaus Siemer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-10-11
Filing date: 1975-10-11
Publication date: 1978-10-26
Also published as: DE2545684B2; CH611173A5; DE2545684A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückspül-Spaltfilter zur Entfernung von Feststoffanteilen in Gasen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.

Das Filter eignet sich insbesondere zur Probenentnahme für automatische Prozeßanalysengeräte, um die gasförmige oder flüssige Probe von den darin enthaltenen Feststoffanteilen zu befreien sowie zur ^M Abtrennung von Feststoffanteilen in der Gas- oder Flüssigphase bei Produktionsanlagen. Solche Feststoffanteile sind z. B. Staub, Granulat oder faserförmige Partikel. Bei der analytischen Überwachung von Gasen ist es unerläßlich, daß der Gasstrom vorher gereinigt wird, d.h. von Feststoffanteilen befreit wird. Andernfalls könnten erhebliche Störungen — speziell bei kontinuierlich messenden automatischen Analysengeräten — eintreten. Außerdem müssen die Geräte häufig gewartet werden. «>

Bei der Reinigung von Gasströmen werden eine Reihe verschiedener kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Filterverfahren eingesetzt Hierzu zählen Filter mit Sieben, Netzen usw. Solche Filter müssen meist zur Reinigung demontiert werden. Dies bedeutet einen ·>* erheblichen zeitlichen und personellen Aufwand. Eine Lösung des Problems stellen Filterbandgeräte dar, wobei der technische Aufwand dabei erheblich ansteigt In immer stärkerem Maße werden Rückspülfilter eingesetzt Bisher wurden diese Filter bevorzugt zur großtechnischen Aufbereitung von Wasser verwendet

Selbstreinigende Filter für Analysengeräte werden seit kurzem kommerziell angeboten. In einer Ausführung wird mit Hilfe eines Beipaßstromes eine Abführung des abgelagerten Schmutzes erreicht (selbstreinigendes Analysengerätefilter für Flüssigkeiten und Gas der Firma Bühler & Co.).

Die meisten kontinuierlich messenden, automatischen Analysengerete sind empfindlich gegen Verschmutzung des Meßsystems, die durch feste Stoffe hervorgerufen werden können. Zahlreiche Gasentnahmesonden sind von verschiedenen Herstellern im Handel, um diese Verunreinigungen aus dem Meßgas zu entfernen (z. B. H. Karthaus. H. Engelhardt, Physikalische Gasanalyse, Grundlagen, Druckschrift L 3410 der Fa. Hartmann & Braun AG, Frankfurt, 1971, S. 7/8, S. 82/105, und Siemens-Taschenbuch für Messen und Regeln in der Wärme- und Chemietechnik, München, 1962). Vorwiegend werden heute keramische Filter innerhalb oder außerhalb eines Abgaskamins eingesetzt (A. Naumann, Entnahmetechnik und andere Voraussetzungen für die erfolgreiche Anwendung von Analysengeräten, VDI-Berichte Nr. 97, 1966, S. 39/49). Diese Filter sollen Rußflocken und grobe Staubteilchen abfiltern. Danach muß das Gas meist noch getrocknet und feingefiltert worden. Diese Gasentnahmevorrichtungen und Zusatzaggregate haben wegen Verstopfungen usw. nur begrenzte Standzeiten und sind deshalb wartungsaktiv. Zur Überwachung der Anlage ist qualifiziertes Wartungspersonal notwendig.

In der DE-OS 15 36 896 sowie in der US-PS 20 68 282 sind Riter beschrieben, bei denen das Filterelement aus einer Metallspirale besteht In beiden Fällen ist zwar die Ganghöhe der Spirale veränderlich. Eine Verstellung während des Betriebes ist jedoch nicht vorgesehen. Davon abgesehen sind diese Filter von der Konstruktion her für die Filterung von Flüssigkeiten ausgelegt und daher als Gasentnahmcstv'de für die oben angegebenen Zwecke nicht brauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wartungsaufwand von Filtern in Emissions- und Betriebsanalysengeräten zur Abtrennung von Feststoffanteilen (Staub, Granulat, Fasern, Ruß) in Gasströmen zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Rückspül-Spaltfilter erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eine Seite der Wendel an der Stirnseite eines Außenrohres und die andere Seite über eine Abschlußplatte an einem in dem Außenrohr konzentrisch angeordneten, in axialer Richtung verschiebbaren Innenrohr befestigt ist, daß das Innenrohr im Bereich der Wendel mit Offnungen versehen ist und gegenüber dem Außenrohr mittels gleitender Dichtungen oder eines Faltenbalges abgedichtet ist und daß Mittel vorhanden sind, um das Innenrohr in dem Außenrohr axial zu verschieben und damit die Ganghöhe der Wendel während des Betriebes zwischen den Grenzen hmin<h< hmtxzu verändern.

Entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist am Auslaß für das filtrierte Gas ein Dreiwegehahn angeordnet, der so gesteuert ist, daß der Auslaß in Stellung h_m„ (größte Schlitzweite der Wendel) mit einem Zulauf für ein Spülmedium verbunden ist

Vorzugsweise besteht die Wendel aus einem elastischen Material und besitzt eine Federcharakteristik.

Die Mittel zur Einstellung der Ganghöhe ft bestehen vorteilhaft aus einem Druckluftringkolben,

Der Druckluftringkolben überträgt seine Bewegung auf das bewegliche Rohr, Dabei muß sichergestellt sein, daß die Führungen des beweglichen Rohres gegen Außenluft abgedichtet sind. Diese Dichtungen sind zweckmäßig als gleitende Dichtung ausgeführt Sehr gute Eigenschaften zeigen auch Dichtungen, die aus einem Faltenbalg bestehen. Der Ringkolben kann auch durch einen doppelt wirkenden Druckkolben ersetzt werden, der fest mit dem beweglichen Rohr verbunden ist.

Dar erfindungsgemäße Filter hat den Vorteil, daß es weniger anfällig ist gegen Feststoffablagerungen, Von besonderer Bedeutung ist die leichte Reinigungsmöglichkeit, ohne das Filter demontieren zu müssen. Zur Reinigung wird das Filter-einfach unter gleichzeitigem Auseinanderziehen der Wendel riickgespült Die Reinigung whtI noch dadurch verbessert, daß die Windungen der Wendel wechselnd aufeinandergeschlagen und auseinandergezogen werden. Eventuell festbackende Verschmutzungen werden dabei zerteilt und weggespült. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Abscheidegrad des Filters durch Verändern der Windungsabstände h (Ganghöhe) eingestellt werden kann. Diese Einstellung erfolgt von außen her mittels des Druckluftkolbens, ohne daß an der Filterkonstruktion selbst etwas geändert wird. Im Gegensatz dazu ist bei den herkömmlichen Sieb- und Spaltfiltern der Abscheidegrad durch die Maschenweite fest vorgegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Gasentnahmesonde auf das Basis eines Wendelrijckspülfilters bei normalem Filterbetrieb und

F i g. 2 dieselbe Gasentnahmesonde bei der Rückspülung.

Die selbstände Reinigung eines Filters ist erfahrungsgemäß ein schwieriges Problem. Eine Reinigung oder Säuberung eines Siebes, Netzes o.a. kann nur mit möglichst großen Kräften erfolgen, um für einen längeren Zeitraum ein sicheres Arbeiten gewährleisten zu können. Das zu reinigende Teil sollte deshalb möglichst robust sein. Eine Wendel 1 kann diese Bedingungen erfüllen. Sie besteht bevorzugt aus gegen die Gassiröme korrosionsbeständigen hochlegierten Stählen, gegebenenfalls mit einer Kunststoff-Beschichtung versehen. Durch Auseinanderziehen der Wendel 1 und Rückspülen mit einem feststofffreien Spülmedium kann das Filter gereinig; werden. Durch einmaliges oder mehrmaliges Zusammenschlagen der Wendel kann ein zusätzlicher Rückspül-Reinigungseffekt erzielt werden. Im zusammengedrückten Zustand h_m,„ befinden sich zwischen den einzelnen Windungen 16 der Wendel 1 nur geringe Zwischenräume zur Filterung des Gasstromes (0,01 -0,1 mm).

Das ungereinigte Abgas strömt kontinuierlich an dem Filter vorbei. Die Entnahmesonde wird mit einem Flanschdeckel 17 an einer geeigneten öffnung (Flansch) eines Kamins direkt in den Abgasstrom gebracht. Die Wendel 1 ist mit einem Führungsrohr 18 starr verbunden. Die andere Seite des Führungsrohres 18 ist an dem Flanschdeckel 17 befestigt Als Abschluß der Wendel 1 dient eine Stirnplatte 19. Diese Stirnplatte 19 stellt eine starre Verbindung zwischen der Stirnseite der Wendel 1 und dem Gasentnahmerohr 20 her. Dieses Gasentnahmerohr 20 ist in dem Führungsrohr 18 mit zwei gasdichten Führungsringen 21 und 22 in Richtung seiner Achse beweglich gelagert Das Gasentnahmerohr ist im Bereich der Wendel 1 mit vier parallelliegenden Reihen von öffnungen 20a durchbohrt, so daß eine gasmäßige Verbindung zwischen dem Innenraum der Wendel 1 und dem Inneren des Gaseninahmerohres besteht. Zur Entnahme des von der Wendel gereinigten Gases wird dieses mit einer Pumpe pm Auslaß 23 über das Drei-Weg-Ventil 24 durch das Guseninahmerohr 20 abgepumpt Nach dem Auslaß 23 können noch weitere Meßgasaufbereitungsvorrichtungen, wie Feinfiltrierung, Wasserdampfabscheidung usw. folgen. Zur Filtrierung ist die Wendel 1 nahezu vollständig zusammengedrückt (Stellung h_mj„). Bei Verwendung einer Wendelfeder ist diese entspannt Durch die Schlitze zwischen den einzelnen Windungen 16 der Wendel 1 wird infolge des Unterdruckes etwas Abgas gesaugt und dabei gereinigt In den Schlitzen der Wendel 1 werden alle größeren Partikel des Abgases (z. B. Staub, Ruß u. a.) zurückgehalten. Der Wirkungsgrad, d. h. der Anteil der zurückgehaltenen Feststoffe, ist in gewissem Umfange durch Verändern der Wendelabstände einstellbar.

Entsprechend dem Verschmutzungsgrad des Abgases setzen sich die Schlitze nach einiger Zeit zu. Zur Reinigung der Schlitze wird die Wendel t auseinandergezogen und mit Spülluft rückgespült Dazu wird das Zwei-Weg-Ventil 25 in der Druckluftzuführung 26 geöffnet. Dadurch wird der mit dem Führungsrohr 20 starr verbundene Druckluftzugkolben 27 verschoben und die Wendel I ausgedehnt (Stellung h_mix). Gleichzeitig schaltet das Drei-Weg-Ventil 24 um und beaufschlagt

■»5 die Wendel 1 mit Spülluft 28. Durch einmnliges oder mehrmaliges Entspannen der Wendelfeder (d.h. Abschalten der Druckluft mit dem Zwei-Weg-Ventil 25) prallen die einzelnen Windungen 16 der Wendel 1 aufeinander und lösen und zerdrücken eventuell noch vorhandene Reste der Feststoffe. Bei einer Wendel ohne Federwirkung kann dies mit einem zweiten, entgegengesetzt vrirkenden Druckluftzugkolben erreicht werden. Nach der Rückspülung wird die Druckluft mit dem Zwei-Weg-Ventil 25 und die Spülluft :nit iJerii Drei-Weg-Ventil 24 abgeschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rückspül-Spaltfilter zur Entfernung von Feststoffanteilen in Gasen, insbesondere zum Einbau in Gasentnahmesonden, bestehend aus einer schraubenförmigen Wendel, wobei die Schlitze zwischen den einzelnen Windungen als Sieb fur das Gas wirken und die Schlitzweite (Ganghöhe h der Wendel) durch Auseinanderziehen bzw. Zusam- ι ο mendrücken der Wendel einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite der Wendel (1) an der Stirnseite eines Außenrohres (18) und die andere Seite über eine Abschlußplatte (19) an einem in dem Außenrohr (18) konzentrisch »5 angeordneten, in axialer Richtung verschiebbaren Innenrohr (20) befestigt ist, daß das Innenrohr (20) im Bereich der Wendel (1) mit öffnungen (20a) versehen ist und gegenüber dem Außenrohr (18) mittels gleitender Dichtungen (11) oder eines 2" Faltenbalg« abgedichtet ist und daß Mittel vorhanden sind, um das Innenrohr (20) in dem Außenrohr (18) axial zu verschieben und damit die Ganghöhe der Wendel (1) während des Betriebes zwischen den Grenzen hma<h< h„ax zu verändern.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß für das filtrierte Gas ein Drei-Wege-Hahn (12, 24) angeordnet ist, der so gesteuert ist, daß der Auslaß in Stellung /w, (größte Schlitzweite der Wendel) mit einem Zulauf (15, 28) ^M für ein Spülmedium verbunden ist.

3. Filter nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (1) aus einem elastischen Material besteh· und eine Federcharakteristik besitzt.

4. Filter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung der Ganghöhe (h) aus einem Druckluftringkolben (7, 8, 27) bestehen.

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