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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abreinigung eines Staubfilters
mit einem Zyklonabscheider, der einen Einlaß aufweist, und mit einem nachgeschalteten
Durchströmfilter,
der einen im wesentlichen formstabilen oder formstabil gehaltenen
Rundfilterabschnitt aufweist, welcher in Umfangsrichtung gefaltet
und demgemäß sich axial
erstreckende Falten aufweist, wobei der Rundfilterabschnitt innerhalb eines
Auslasses angeordnet ist, der den Zyklonabscheider mit einer Auslaßkammer
verbindet, welche an eine Saugquelle angeschlossen ist. Die Erfindung bezieht
sich ferner auf einen Staubfilter zur Durchführung dieses Verfahrens, gemäß dem Obergriff
des Anspruchs 3.
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Die
WO 83/03556 A1 offenbart einen Staubfilter der obengenannten Art,
bei dem das Filterelement einen kegelstumpfförmigen, gefalteten Rundfilterabschnitt
aufweist, welcher innerhalb eines Zentralrohres angeordnet ist,
das mit einem zentralen Auslaß verbunden
ist. Das Zentralrohr umgibt das Filterelement vollständig. Das
Filterelement wird innenseitig mittels eines perforierten Rohrs
aus ei nem starren Material abgestützt, wobei das Rohr das Filterelement
an den Innenfalten trägt
und ein ringförmiger Zwischenraum
zwischen dem Filterelement und dem Zentralrohr vorgesehen ist. Das
Zentralrohr und das Filterelement bilden eine kompakte Einheit,
die mit Hilfe einer Gummimembran federnd aufgehängt ist, so daß das Filterelement
leicht gerüttelt
werden kann, um die Filteroberfläche
zu reinigen. Die an der gefalteten Filteroberfläche hängenden Staubpartikel fallen
dann leicht aus dem Zentralrohr heraus und sammeln sich in einer
Staubtasche am Boden des Zyklonabscheiders.
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Zum
Rütteln
des Filterelements werden allgemein mechanische Rütteleinrichtungen
vom Vibratorentyp, Stoßeinrichtungen
oder dergleichen verwendet. Das Vorsehen solcher Rütteleinrichtungen macht
jedoch das Staubfilter kompliziert. Auch ist das Rütteln nicht
immer effektiv genug, um das Filterelement zu reinigen.
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Es
sind deshalb Staubabscheider vorgeschlagen worden, welche ein innerhalb
eines zentralen Auslasses zwischen einer Einlaßkammer für das mit Staub vermischte
Gas und einer Auslaßkammer für das gereinigte
Gas angeordnetes Filterelement haben, wobei die Auslaßkammer
mit einer Saugquelle verbunden ist. Das Filterelement wird durch
Umkehrung der Gasströmung
durch das Filterelement gereinigt. Solch ein Staubabscheider ist
in der SE-B-8500599-9 offenbart. Zur Reinigung werden die Verbindungen
des Staubabscheiders mit Hilfe von zwei Drosselklappen umgedreht,
so daß die
Einlaßkammer,
die normalerweise das mit Staub vermischte Gas aufnimmt, mit der
Saugquelle verbunden wird und die Auslaßkammer statt dessen die Einlaßkammer
ist. Auf diese Weise saugt die Saugquelle zeitweise durch das Filterelement
in zur normalen Richtung umgekehrten Richtung und durchbläst das Filterelement.
Um ein Durchblasen auf diese Weise zu erreichen, sind komplizierte
Rohr- und Drosselklappeneinrichtungen notwendig, welche insbesondere
für kleine
und mittelgroße
Staubfilter zu aufwendig sind.
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Daneben
sind Staubfilter bekannt, in der eine Mehrzahl oder Vielzahl von
Schlauchfiltern oder Taschenfiltern angeordnet sind, welche aus
textilem und damit biegeschlaffem Material bestehen (
DE 20 29 728 A ,
DE 1 931 429 A und WO 81/03340
A1. In allen drei Fällen
geschieht die Abreinigung der einzelnen Filterelemente mit Hilfe
eines Gegenstroms, der mittels einer besonderen Blaseinrichtung
erzeugt wird. Dies erfordert die Installation einer Druckluftanlage,
welche sehr teuer ist und hohe Betriebskosten verursacht. Bei kleineren
Staubfiltern steht der Aufwand hierfür in keinem Verhältnis zu
den Gesamtkosten.
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Des
weiteren sind in der
US 3,394,532 Staubfilter
offenbart, die als Filterelemente Schlauchfilter aufweisen, die
von außen
nach innen durchströmt
werden. Die Abreinigung geschieht mit Hilfe eines in die Innenräume der
Schlauchfilter eingeblasenen Luftstroms. In
4 und der zugehörigen Beschreibung ist ein
Ausführungsbeispiel
offenbart, bei dem die Auslaßkammer
für das
gereinigte Gas mit einer Saugquelle verbunden ist und die Abreini gung der
Schlauchfilter dadurch bewirkt wird, daß zwischen Auslaßkammer
und der Atmosphäre
eine Verbindung hergestellt wird. Durch den Differenzdruck entstehen
auf die Auslässe
der Schlauchfilter gerichtete Luftströme, die die Abreinigung im
Gegenstrom bewirken.
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Die
Wirksamkeit dieser Abreinigung ist begrenzt, da sich der Unterdruck
in der Auslaßkammer schnell
verringert, sobald die Verbindung zur Atmosphäre hergestellt wird. Es können deshalb
nur kurze Luftstöße erzeugt
werden. Sie mögen
für das
biegeschlaffe Material der Schlauchfilter ausreichen. Sie sind jedoch
für die
Abreinigung von formstabilen oder formstabil gehaltenen, gefalteten
Filterelementen nicht ausreichend.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein dafür geeignetes
Staubfilter bereitzustellen, das sich durch einfache und deshalb kostengünstige konstruktive
Gestaltung auszeichnet und folglich auch für kleinere Staubfilter geeignet
ist und das gleichwohl eine wirksame Abreinigung gefalteter Filterelemente
zuläßt.
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Diese
Aufgabe wird – was
das Verfahren betrifft – dadurch
gelöst,
daß für die Abreinigung
des Rundfilterabschnittes ein Gegenstrom aus Reinigungsluft dadurch
gebildet wird, daß eine
kurzzeitige Verbindung zwischen Auslaßkammer und der Atmosphäre unter
Erzeugung eines schnellen Druckanstieges bei Aufrechterhaltung der
Verbindung zwischen Auslaßkammer
und Saugquelle hergestellt und daß der Einlaß unmittelbar vor oder bei
der Herstellung der Verbin dung geschlossen wird. Mit diesem Verfahren
wird eine Abreinigungswirkung erzielt, die ausreicht, auch formstabile
oder formstabil gehaltene Rundfilterabschnitte abzureinigen. Durch
Schließen des
Einlasses zum Zyklonabscheider bleibt der Unterdruck in der Auslaßkammer
auch beim Öffnen
der Verbindung zur Atmosphäre
weitgehend aufrecht erhalten, so daß kräftige Luftströme entstehen,
die die Rundfilterabschnitte in Gegenrichtung durchströmen und
dabei auch so stark aufblähen,
daß der
Staubbelag auf der Außenseite
des Rundfilterabschnitts entfernt wird. Dabei kann die Wirkung noch
dadurch verbessert werden, daß die
aus der Atmosphäre
einströmende
Luft durch den zentralen Auslaß über eine Düse einströmt.
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Was
den Staubfilter selbst betrifft, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Auslaßkammer
zur Erzielung eines Gegenstroms durch den Rundfilterabschnitt ein
Ventil aufweist, über
das die Auslaßkammer
unter Bildung eines schnellen Druckanstiegs kurzzeitig mit der Atmosphäre bei Aufrechterhaltung der
Verbindung zwischen Auslaßkammer
und Saugquelle verbindbar ist, und daß der Einlaß mit einem Schließventil
versehen ist, über
das der Einlaß unmittelbar
vor oder bei Verbindung der Auslaßkammer mit der Atmosphäre schließbar ist.
Das Staubfilter zeichnet sich trotz einer hochwirksamen Abreinigungseinrichtung
durch einfache konstruktive Gestaltung aus, wobei die Abreinigung
bei kleinen Staubfiltern auch durch Handbetätigung erfolgen kann.
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Weitere
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Staubfilters sind den Unteransprüchen 4 bis
9 zu entnehmen.
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Um
die Erfindung detaillierter zu erläutern, wird ein Ausführungsbeispiel
davon nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
bei denen
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(1) eine perspektivische Ansicht eines Zyklonabscheiders
zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit teilweiser Schnittdarstellung,
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(2) eine Ansicht der Filtereinheit und des Zentralrohrs,
und zwar eine Hälfte
davon in Querschnittsdarstellung und die andere Hälfte in
der Vorderansicht,
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(3) eine perspektivische Ansicht des Filterelements,
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(4) eine perspektivische Ansicht eines Tragrings
in dem Filterelement,
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(5) einen teilweisen Querschnitt des Filterelements
mit dem darin vorstehenden Tragring und
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(6) einen axialen Querschnitt der Absperreinrichtung
der ventilgesteuerten Öffnung
für die.
Verbindung der Auslaßkammer
mit der Atmosphäre
zeigen.
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Gemäß (1) umfaßt
der Zyklonbscheider ein zylindrisches Gehäuse (10) mit einem
tangentialen Einlaß (11)
für das
mit Staub vermischte Gas. Das Gehäuse (10) hat mit seinem
unteren Teil Verbindung mit einem unteren Konus (12), um
den abgeschiedenen Staub zu sammeln. Der untere Konus (12)
ist mit einem Klappenventil (13) versehen, um den Staub aus
dem unteren Konus (12) abzulassen. Zum Sammeln des abgelassenen
Staubes ist mit dem Gehäuse
(10) ein Beutel (14) mittels eines Klemmbandes (15)
austauschbar verbunden.
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Das
Gehäuse
(10) definiert eine Einlaßkammer für das mit dem Staub vermischte
Gas, die an ihrem oberen Ende durch eine Trennwand (16)
abgeschlossen wird. Auf der Oberseite des Gehäuses (10) ist eine
Abdeckung (17) vorgesehen, die auf der anderen Seite der
Trennwand (16) eine Auslaßkammer für das gereinigte Gas bildet,
welche mit einem Auslaßstutzen
(18) versehen ist, um mit einem Sauggebläse oder
einer anderen Saugquelle verbunden zu werden. Die Trennwand (16)
ist ringförmig
ausgebildet und hat eine zentrale Öffnung, die mit einem Zentralrohr
(19) verbunden ist, welche sich in die Einlaßkammer
nach unten erstreckt und sich zu ihrem unteren Ende hin konisch
verjüngt.
Innerhalb des Zentralrohrs (19) ist koaxial ein Filterelement
(20) angeordnet, das an die konische Form des Zentralrohrs
(19) angepaßt
ist, wobei ein Ringspalt (21) zwischen dem Zentralrohr
(19) und dem Filterelement (20) vorgesehen ist.
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Gemäß den (2) bis (5) weist
das Filterelement (20) einen gefalteten oder gefalzten
Filterabschnitt (22) aus Papier, Textilmaterial oder einem Metallgitter
und zwei Endringe (23, 24) aus Metallblech oder
Kunststoffmaterial auf. Die Endringe (23, 24)
sind mit dem Filterabschnitt (22) an dessen Enden verklebt
oder anderweitig verbunden, wobei sich die Falten des Filterabschnittes
(22) axial zwischen den beiden Endringen (23, 24)
erstrecken. Bei einer Luftströmung
zwischen der Außenseite
des Filterelements (20) zu seiner Innenseite hin entsteht
ein Druckabfall über
den Filterabschnitt (22), der die Falten mit einer Druckkraft
beaufschlagt, welche die Falten zusammendrücken will. Auf Grund der konischen Formgebung
und auf Grund der Tatsache, daß die Endringe
(23, 24) mit dem Filterabschnitt (22)
verbunden sind, werden die Falten jedoch ortsfest gehalten und sind
daran gehindert, durch Saugwirkung zusammengedrückt zu werden; es gibt lediglich
eine leichte elastische Verbiegung der Falten nach innen. Auf diese
Art sind kurze Filterelemente (20) hinreichend stabil,
auch wenn sie keinen innenseitigen Tragkorb, beispielsweise in Form
eines perforierten Rohrs, haben.
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Was
längere
Filterelemente angeht, mag es notwendig sein, das Filterelement
(20) mittels Tragringen (25) abzustützen, beispielsweise
gemäß der in (4) dargestellten Ausführung. Dieser Tragring (25)
hat eine Anzahl von Stacheln (26), welche radial von der
Außenseite
des Tragrings (25) vorspringen. Solche Stacheln (26)
sind in einer der Anzahl der Falten des Filterelements (2 0)
entsprechenden Anzahl vorgesehen. Der Tragring (25) kann
in das Filterelement (20) eingepreßt werden, wobei die Stacheln (26)
in die Falten einfassen. Vorzugsweise ist der Tragring (25)
dort angeordnet, wo die größte Kompression
des Filterelements auf Grund Saugkraft erwartet werden kann. Die
Stacheln (26) spreizen die Falten, so daß die oben
genannte elastische Verbiegung beseitigt wird und die Falten entsprechend
nicht durch Saugkraft als Ganzes oder zwischen dem Tragring (25).
und dem einen oder dem anderen Endring (23, 24)
zusammengedrückt
werden können.
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Der
Tragring (25) bildet einen nach oben gerichteten Kragen
(27), so daß er
an seiner Oberseite konkav ist. Der Grund für diese Formgebung des Tragrings
(25) wird nachstehend deutlich. Im Falle eines größeren Filterelements
kann der Tragring (25) mittels einer oder mit mehreren
Tragstangen (28) ortsfest gehalten werden, welche in Eingriff
mit den Endringen (23, 24) stehen oder mit diesen
verbunden sind. Es ist ferner möglich,
auch mehr als einen Tragring (25) vorzusehen.
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Die
Abdeckung (17) bildet eine Öffnung (30), an deren
Unterseite ein Stutzen (31) angebracht ist. Die Öffnung (30)
wie auch der Stutzen (31) sind koaxial zu dem Zentralrohr
(19) und zu dem Filterelement (20) angeordnet.
Die Öffnung
(30) wird mit Hilfe eines Ventils (32) gesteuert,
welches an der Außenseite
der Abdeckung (17) befestigt ist. Dieses Ventil (32)
ist detaillierter in (6) gezeigt.
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Das
Ventil (32) weist einen Ventilteller (33) auf,
der mit der Außenseite
der Abdeckung (17) über der Öffnung (30)
zur Abdichtung bringbar ist. Während
des Betriebs des Zyklonabscheiders ist in der Auslaßkammer,
die von der Abdeckung (17) gebildet wird, ein Unterdruck
vorhanden, so daß der
Ventilteller (33) gegen die Außenseite der Abdeckung (17) über die Öffnung (30)
gesaugt wird. An dem Ventilteller (33) ist ein konischer
Stift (34) angebracht, der in einem Kopf (35)
endet. An diesem Stift (34) ist ein Betätigungsarm (36) mit
Hilfe eines Lagers (37) verschieblich geführt. Eine
konische Druckfeder (38) stützt sich zwischen dem Kopf
(35) und dem Betätigungsarm
(36) ab und drückt
den Betätigungsarm (36)
gegen den Ventilteller (33).
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Der
Betätigungsarm
(36) kann entlang des Stiftes (34) in Richtung
auf den Kopf (35) unter Komprimierung der Druckfeder (38)
bewegt werden. Auf Grund der Tatsache, daß der Stift (34) konisch
ausgebildet ist, kann der Betätigungsarm
(36) entlang des Stiftes (34) ohne Reibung zwischen
dem Stift (34) und dem Lager (37) bewegt werden.
Der Betätigungsarm
(36) ist bei (39) schwenkbar an der Abdeckung
(17) gelagert und mit einem Betätigungshandgriff (40)
versehen. Ferner ist der Betätigungsarm (36)
bei (41) mit einem Schließschieber (42) für den tangentialen
Einlaß (11)
gekuppelt. Wenn der Betätigungsarm
(36) sich in der in (1) gezeigten
Position befindet, sind der tangentiale Einlaß (11) geöffnet und
die Öffnung
(30) geschlossen.
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Bei
normalen Betriebsbedingungen des Zyklonabscheiders ist der tangentiale
Einlaß (11)
mit dem Ort verbunden, von dem das mit Staub gemischte Gas den Zyklonabscheider
befördert
werden soll, und ferner ist der Auslaßstutzen (18) mit
der Saugquelle verbunden. Entsprechend ist in der von dem Gehäuse (10)
gebildeten Einlaßkammer
wie auch in der durch die Abdeckung (17) gebildeten Auslaßkammer
ein Unterdruck vorhanden. Das mit Staub vermischte Gas, das in den
Abscheider gefördert wird,
wird von Staubpartikeln entsprechend dem Zyklonprinzip befreit,
wenn es in der Einlaßkammer
herumwirbelt, wobei die Staubpartikel in den unteren Konus (12)
nach unten fallen, wo sie gesammelt werden. Das Gas entweicht durch
das Zentralrohr (19) über
das Filterelement (20) in die Auslaßkammer, wobei feine Staubpartikel,
die durch die Zyklonwirkung nicht abgeschieden werden können, an
der Filteroberfläche
hängenbleiben.
Auf Grund der gefalteten Filterkonstruktion sind die Filteroberfläche relativ groß und der
Druckverlust relativ klein, so daß große Mengen feinen Staubes auf
dem Filterelement (20) abgeschieden werden können.
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Wenn
das Filterelement (20) gereinigt werden soll, wird die
Betriebsweise des Zyklonabscheiders nicht verändert. Er bleibt mit dem tangentialen Einlaß (11)
und mit dem Auslaßstutzen
(18) in der oben beschriebenen Weise verbunden. Auch die Saugquelle
ist mit ihrer Saugseite während
des Reinigungsvorgangs mit der Auslaßkammer verbunden. Der Betätigungsarm
(36) wird nach unten gedrückt, wobei die Feder (38)
zwischen dem Betätigungsarm (36)
und dem Kopf (35) während
der Verschiebung des Lagers (37) entlang des konischen
Stiftes (34) komprimiert wird, weil der Ventilteller (33)
auf Grund des Unterdruckes in der Auslaßkammer gegen die Abdeckung
(17) gehalten wird. Erst wenn die Druckfeder (38)
vollständig
oder nahezu vollständig
komprimiert ist, wird die auf den Ventilteller (33) wirkende Saugkraft überwunden,
so daß die Öffnung (30) schnell
geöffnet
und die Auslaßkammer
mit der Außenatmosphäre verbunden
wird.
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Der Öffnungsprozeß erfolgt
wegen der Druckfeder (38) sehr schnell, was zur Folge hat,
daß Luft
innerhalb einer kurzen Zeit durch die Öffnung (30), den Stutzen
(31) und die Einlaßkammer
in das Filterelement (20), durch das Filterelement (20)
und in die Einlaßkammer
strömt.
Der hierdurch entstehende Luftschlag wird den Staub, der die Außenseite des
Filterelements (20) bedeckt, wegstoßen, wobei der frei angeordnete
Filterabschnitt (22) nach außen deformiert und von dem
Zentralrohr (19) abgestützt wird.
Der Reinigungseffekt auf der Außenseite
des Filterelements (20) ist auf Grund der Stoßwirkung und
der Deformierung des Filtermaterials sehr stark. Da die Öffnung (30)
und der Stutzen (31) über
dem Filter hintereinander angeordnet sind, wird die Reinigungsluft
dem Filterelement (20) zugeführt, wodurch es entsprechend
einer effektiven Strömung
ausgesetzt ist. Die Luft wird nach unten durch das Zentralrohr (19)
geleitet und trägt
die vom Filterelement (20) abgeschiedenen Staubpartikel
nach unten.
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Auf
Grund der vorteilhaften Konstruktion ist die Luftströmung nach
unten so stark, daß für eine kurze
Zeit ein Überdruck
in der Einlaßkammer
entsteht, wo normalerweise während
des Betriebes ein Unterdruck herrscht. Das Klappenventil (13)
wird deshalb geöffnet
und der in dem unteren Konus (12) gesammelte Staub wird
in den Beutel (14) abgelassen. Wenn der Betätigungsarm
(36) freigegeben wird, wird der Ventilteller (33)
wieder gegen die Abdeckung (17) angesaugt, wodurch die Öffnung (30)
geschlossen wird und der Zyklonabscheider wieder in seinen normalen
Betriebszustand kommt.
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Der
tangentiale Einlaß (11)
ist – wie
hier gezeigt – mit
einem Schließschieber
(42) versehen und wird unmittelbar bevor oder zur gleichen
Zeit, wenn die Öffnung
(30) nicht abgedeckt ist, geschlossen. Infolgedessen wird
das Durchblasen des Filterelements (20) verbessert, weil
der Unterdruck in dem Zyklonabscheider dann in Bezug auf den herrschenden
Atmosphärendruck
größer wird.
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Die
Ausbildung des Tragrings (25) mit einem aufwärts gerichteten
Kragen (27) bewirkt eine Ablenkung des Reinigungsstroms
benachbart der Innenseite des Filterelements (20) nach
außen,
so daß die Luft
gegen die Spitzen der Stacheln (26) geleitet wird, wodurch
eine weitere Verbesserung des Durchblasens erhalten wird.
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Der
Betätigungsarm
(36) kann von Hand bedient werden. In größeren stationären Zyklonabscheidern
kann der Betätigungsarm
(36) mit einem pneumatischen oder elektrischen Servogerät versehen
sein.