DE2545684C3 - Rückspül-Spaltfilter - Google Patents
Rückspül-SpaltfilterInfo
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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 hm„ (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 hm,„ 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 hmj„). 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 hmix). 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 (4)
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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