DE4400805A1 - Luftreiniger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Partikeln für eine Luftverschmutzungs-Steuereinrichtung. Die Erfindung kombiniert das durch einen Zyklonenscheider ausgeführte Partikel-Ablagerungsverfahren, die Trägheits­ wirkung und -abscheidung und eine automatische Reinigung.

Die in dieser Druckschrift in Betracht gezogenen, allgemein bekannten Abscheider sind in dem US-Patent Nr. 3931016 von Lovelady offenbart. Diese Abscheider weisen das Problem in Form eines einstellbaren Anfeuchters auf, welcher eine kleine Menge gefilterter Luft zurück in den Behälter zieht. Folglich kann nur eine kleine Menge der nicht gefilterten Luft dicht abgeschlossen werden und die Kante der rotieren­ den Blätter bewegt die großen Partikel nach außen, wodurch ein niedriger Wirkungsgrad resultiert. Die luftseitige Ausgestaltung des US-Patents Nr. 4278480 von Hurst hat den Nachteil, daß es die pyrolytischen Abgase nicht vollständig reinigen kann und es einen deutlich niedrigeren Wirkungs­ grad aufweist, da der organische Dampfleichter als die pyrolytischen Abgase ist und somit für sehr gute Reini­ gungsergebnisse das Verfahren die Strömungsrichtung des organischen Dampfes umkehren müßte.

Im Vergleich zu meinem ursprünglichen US-Patent Nr. 4922691 ist nun ein Flüssigkeitstank hinzugefügt und das Einlaßrohr begradigt worden, so daß ein vervollständigtes Design er­ zielt wird. Entsprechend besteht seit langem das Bedürfnis, obige Maschine zu verbessern, so daß der Abscheidegrad erhöht wird und daß ein einfacher Mechanismus zum Entfernen bzw. "Auswaschen" der feinsten Partikel geschaffen wird. Zudem sollte ein automatisches Reinigen erzielt werden, um eine Langzeitverwendung zu ermöglichen, ohne daß die Fil­ tertrommel ersetzt werden muß.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von ausgestoßener verschmutzter Luft und insbesondere eine Vorrichtung zum Abscheiden der verschmutzten Luft, welche das Abtrennen von Partikeln durch Zyklone, Trägheitsein­ wirkung, Abscheidung und automatischem Reinigen verwendet, wodurch die Luft gereinigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in dem Abtrennen durch Trägheitswirkung und -abscheidung. Das heißt, durch Fördern von ausgestoßenen Partikeln durch divergierende-konvergie­ rende Mittel und Beaufschlagen der drehbaren Filtertrommel mit dessen multiplen Schichten und extrem feinen Maschen. Wenn die Größe der Partikel während der Rotation größer ist als die Größe der Masche in jeder der multiplen Schichten, werden die Partikel entweder in den Maschen der drehbaren Filtertrommel abgeschieden oder beeinflussen die nachfol­ genden Strömungslinien. Die Geschwindigkeit der drehbaren Filtertrommel kann höher angesetzt sein, so daß Partikel mit einer kleineren Größe gefiltert werden können.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, mittels eines Zyklons abzuscheiden. Das heißt, durch Verwendung von Ventilator­ blättern unterhalb der konvergierenden-divergierenden Mit­ tel und der drehbaren Filtertrommel werden die Partikel durch Rotation nach der Trägheitswirkung in den Ausspa­ rungsmitteln kollidieren, welche in dem äußeren Gehäuse montiert sind.

Ein weiteres Ziel ist darin zu sehen, daß nach dem Abschei­ den durch Trägheitseinwirkung, Abscheidung und einem Zyklon die saubere Luft stromaufwärts fließt, um in die drehbare Filtertrommel einzudringen. Das Rotieren der Ventilator­ blätter und das Fördern einer ausgestoßenen Strömung, be­ dingt durch die konvergierende Form aufgrund der Ausdehnung des äußeren Gehäuses, bewirkt eine Hochdruckfläche, so daß die saubere Luft durch die feinsten Maschen der rotierenden Trommel gedrückt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der automati­ schen Reinigung.

Ein axialer Strömungsventilator im Zentrum der drehbaren Filtertrommel führt entweder die saubere Luft im Uhrzeiger­ sinn heraus oder füllt Flüssigkeit in das Innere der Fil­ tertrommel entgegen dem Uhrzeigersinn ein, wodurch eine Zentrifugalwirkung geschaffen wird, welche die drehbare Filtertrommel und die Aussparungsmittel auswäscht und folg­ lich die Partikel anschließend zu der Sammeleinrichtung nach unten wandern.

Es können unterschiedliche Flüssigkeit eingesetzt und gela­ gert werden, es sind aber auch unterschiedliche organische Dämpfe verwendbar.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Luftreinigers;

Fig. 2 einen Querschnitt der Erfindung, um darzustellen, wie die verschmutzte Luft in den erfindungsgemä­ ßen Luftreiniger eindringt;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt, der zeigt, wie die ver­ schmutzte Luft in den erfindungsgemäßen Luftrei­ niger eindringt; und

Fig. 4 eine äußere Erscheinungsform des erfindungsgemä­ ßen Luftreinigers mit zusätzlichem Flüssigkeits­ tank.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen weist der erfindungsgemäße Luftreiniger einen Zylinder auf, der konvergierende-diver­ gierende Mittel 18 für das Beladen mit verschmutzter Luft und ein äußeres trommelförmiges Gehäuse 1 mit einem Abgas­ auslaß 11 in dessen Oberteil, sowie eine Verkleidung 2 innerhalb des äußeren Gehäuses 1 aufweist. Eine Filtertrom­ mel 3 und Ventilatorblätter 4 innerhalb der Verkleidung 2 sind mit einer Welle 56 eines Motors 5 verbunden, wobei sich beide miteinander bewegen. Ein konvergierend geformtes Element 6 ist mit einer Öffnung im Boden des äußeren Gehäu­ ses 1 verbunden. Die konvergierenden-divergierenden Mittel 18 sind mit einem Rohr 15 verbunden, welches zu einem an­ saugenden, elektrischen Ventilator 19 verläuft. Die konver­ gierenden-divergierenden Mittel 18 unterstützen das Ver­ dichten der Partikel von dem Rohr 15 und leiten sie zu der Filtertrommel 3. Der Boden des äußeren Gehäuses 1 weist einen Flansch 14 zum Verbinden mit dem konvergierend ge­ formten Mittel 6 auf. Der Zweck der konvergierend geformten Mittel 6 besteht darin, einen Rückdruck zu bewirken, so daß die saubere Luft nach oben, vorbei an der Filtertrommel strömt.

Korrespondierend zu der Position der konvergierenden-diver­ gierenden Mittel 18 im äußeren Gehäuse 1 ist ein Führungs­ einlaß 28 in der Verkleidung 2 vorgesehen für das Eintreten von verschmutzter Luft. Der Querschnitt der Verkleidung 2 ist in Form von "Multi-Aussparungen" ausgebildet und wird als Aussparungsmittel 21 bezeichnet, welche mit dem äußeren Gehäuse 1 verbunden ist. Das beladene Abgas von dem ansau­ genden, elektrischen Ventilator 19 strömt durch die konver­ gierenden-divergierenden Mittel 18, trifft auf die Filter­ trommeln 3 auf und kollidiert in den bzw. mit den Ausspa­ rungsmitteln 21 durch den Zykloneffekt, welcher durch die Ventilatorplatte 4 ausgebildet wird.

Es bestehen für das Sperren des Motors mehrere Öffnungen 17 in der Nähe des Zylinderbodens des äußeren Gehäuses 1. Eine Öffnung 27 befindet sich in der Verkleidung 2 entsprechend der Öffnung 17 des äußeren Gehäuses 1 und den Öffnungen 57 des Motors 5, wobei sie alle miteinander verschraubt sind. Die Motorwelle 56 ist mit der Welle 36 durch einen Schlüs­ sel und eine Verbindungseinrichtung verbunden, wodurch der axiale Ventilator 37 sich synchron mit der Filtertrommel 3, den Ventilatorblättern 4 und der Motorwelle 56 dreht. Ein Schraubenloch 57 verschraubt eine äußere Öffnung 17 und eine innere Öffnung 27, so daß der Motor in dem äußeren Gehäuse 1 fixiert wird. Die konvergierend geformten Mittel 6 sind durch Öffnungen 66 auf dem Flansch 64 mit Öffnungen 16 auf dem Flansch 14 des äußeren Gehäuses 1 verschraubt.

Die Filtertrommel 3 weist die Form eines Zylinders auf, welcher aus oberen und unteren runden Platten 38, 39 be­ steht, welche mit Multischicht-Schirmen 31 verbunden sind, wodurch eine drehbare Filtertrommel gebildet wird. Eine Welle 36 durchläuft das Zentrum der unteren runden Platte 38 und fixiert die Ventilatorblätter 4, welche unterhalb der unteren runden Platte 38 und der konvergierenden-diver­ gierenden Mittel 18 angeordnet sind. Die Ventilatorblätter 4 erzeugen einen Zykloneffekt, so daß Partikel am Absinken gehindert werden. Die obere runde Platte 39 weist eine gro­ ße Öffnung im Zentrum auf, um welche abgedichtete Lager oder ein Dichtungsmittel aus Wolle angeordnet ist, so daß ungefilterte Luft am Entweichen gehindert wird.

Die mittlere Öffnung der oberen runden Platte 39 existiert zudem für das Eindringen der Welle 36 und das Entladen von sauberer Luft. Die Welle 36 wird an einem Lagerbock 34 befestigt, welcher mehrere Schraubenlöcher 32 aufweist, die mit den Öffnungen 12 auf dem Oberteil des äußeren Gehäuses 1 korrespondieren. Die Schraubenlöcher 32 werden durch die Schrauben 13 an dem Lagerbock 34 und an dem Oberteil 10 des äußeren Gehäuses 1 fixiert. Der Lagerbock 34 wird komplett an der oberen runden Platte 39 dichtend angeordnet und ermöglicht somit nur das Entweichen sauberer Luft, oder das Zusetzen von Verdünnern 7 für das automatische Waschen (wie in Fig. 4 dargestellt ist). Der Lagerbock 34 wird mit radi­ al in Richtung des Zentrums verlaufenden Rippen wird durch ein Lager gehalten, so daß der Welle 36 ein Drehen ermögli­ cht wird. Ein axialer Ventilator 37 ist an der Welle 36 befestigt und ist zwischen der oberen und unteren runden Platte 39, 38 angeordnet, so daß die saubere Luft, bei Rotationen im Uhrzeigersinn, nach oben durch den Multi­ schicht-Schirm 31 in den äußeren Bereich 11 geführt wird.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt wird, kann der Multi­ schicht-Schirm 31 auch gewaschen werden, wenn die vom Flüs­ sigkeitsbehälter gepumpte Flüssigkeit von dem äußeren Be­ reichen 11 in das Innere der Filtertrommel 3 zugeführt wird und der axiale Ventilator 37 sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Flüssigkeit wird durch eine Zentrifugalwirkung bewegt, so daß die Filtertrommel 3 und die Aussparungmittel 21 ausgewaschen werden. Das konvergierend geformte Mittel 6 kann zudem eine strömende Flüssigkeit zusammen mit den gewaschenen Partikeln aus den stromabwärts liegenden Aus­ sparungsmitteln 21 aufnehmen. Die Verlängerung der konver­ gierend geformten Mittel 6 stellt ein Ausstoßrohr 61 dar. Das Ausstoßrohr 61 wird mit einem Gefäß verbunden (nicht dargestellt), so daß die ausgewaschene Flüssigkeit oder die rückgewonnene verschmutzte Luft gesammelt wird. Die Sammel­ einrichtung umfaßt die konvergierend geformten Mittel 6, das Ausstoßrohr 61 und einen Behälter, so daß ein Sammelbe­ trieb durchführbar ist.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann der verbundene Teil des Rohres 15 und das äußere Gehäuse 1 der Erfindung auch ohne die konvergierenden-divergierenden Mittel 16 eingesetzt werden und folglich die Anordnung als herkömmliche Leitung 15 ausgebildet sein.

Der Flüssigkeitstank gemäß der Erfindung kann zwei oder mehrere verschiedene Flüssigkeiten aufnehmen und folglich können verschiedene verschmutzte Gase in Form von Mischluft behandelt werden. Zum Beispiel können kleine Partikel die Multischicht verstopfen, wenn nur eine Flüssigkeit, welche nicht geeignet ist, diese Partikel auszuwaschen, verwendet wird. Die Erfindung sieht vor, mehrere Flüssigkeiten zu verwenden, wodurch für jede Partikelgröße oder auch jedes Partikelgemisch die geeignete Flüssigkeit bzw. Flüssigkei­ ten für z. B. ölige Gase oder chemische Reaktionsgase einge­ setzt werden können. So ist z. B. Alkohol ein sehr gutes Absorbens für die meisten organischen Dämpfe, doch geht Alkohol von der flüssigen in die Dampfphase über. Somit muß im Anschluß an Alkohol Wasser oder dergl. verwendet werden, um wiederum den Alkohol zu absorbieren.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ventilatorblätter und die drehbare Filtertrommel vonein­ ander getrennt sind. Dadurch wird erreicht, daß die Venti­ latorblätter mit einem höheren Wirkungsgrad arbeiten, da bei einer Beeinträchtigung der Antriebsmittel der drehbaren Filtertrommel nicht gleichzeitig auch die Ventilatorblätter bzw. deren Antrieb beeinflußt wird.

Außerdem bewirkt die Trennung der Ventilatorblätter und der Filtertrommel, daß auch bei hoher Beladung der Filtertrom­ mel mit Partikeln sich die Ventilatorblätter dennoch gleichmäßig und "rund", d. h. ohne Unwucht drehen. Zudem wird durch die höhere Effizienz der Ventilatorblätter und der größeren Zentrifugalkraft (bei hoher Ventilatorge­ schwindigkeit), die auf die Partikel wirkt, eine bessere Abscheiderate erzielt und gleichzeitig die geringfügig ver­ schmutzte Luft direkt zum Ausstoßrohr geleitet.

Ferner hat es sich bei dem erfindungsgemäßen Luftreiniger als positiv herausgestellt, daß die Filtertrommel bzw. das Filtermedium nicht nur aus einem Filtermaterial, sondern aus einem mehrschichtigem Materialaufbau besteht. Bei die­ sem Filteraufbau können die verschiedenen Schichten aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Sorp­ tionseigenschaften und/oder aus gleichen Materialien, aber mit einheitlichen oder unterschiedlichen Beschichtungen oder Überzügen bestehen.

Dadurch können die Filter die Funktion eines Katalysators, bei stark verschmutzter Luft oder eines Inhibitors, zum Verhindern unerwünschter Verfahrensabläufe erfüllen. Soll z. B. Kohlenmonoxid aus verschmutzter Luft gefiltert werden, kann ein spezielles Metall als Katalysator eingesetzt wer­ den, so daß das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid "oxidiert" und folglich die "CO" -Quantität verringert wird.

Für einfache Filtervorgänge kann natürlich auch eine ein­ schichtige Filtertrommel zur Anwendung kommen.

Obwohl spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung darge­ stellt und beschrieben wurden, ist es offensichtlich, daß Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Darum besteht das Ziel der Unteransprüche darin, alle derartigen Änderungen und Modifikationen, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen, abzudecken.

Claims (7)

1. Luftreiniger mit:
einer zylindrischen äußeren Gehäuseeinfassung (1);
konvergierenden-divergierenden Einlaßmitteln (18) zum Zuführen der Abgase in das Gehäuse (1);
einer drehbaren Filtertrommel (3), die innerhalb des Gehäuses (1) durch eine Antriebswelle (36) getragen ist, welche entlang der Längsachse des Gehäuses (1) angeordnet ist; wobei die Trommel (3) axial mittels eines Lagerbocks (34) positioniert ist, so daß ein am Umfang der Trommel (3) angeordnetes Filtermedium di­ rekt zu den Abgas-Einlaßmitteln (15) gerichtet ist;
der Lagerbock (34) einen operativ abgedichteten Auslaß für sauberes Gas von der Trommel (3) und dem Gehäuse (1) vorsieht, wodurch ein Entweichen ungefilterten Ab­ gases verhindert wird;
reversiblen Antriebsmotormitteln (5), die innerhalb des äußeren Gehäuses (1) zum selektiven Antreiben der Welle (36) im oder gegen den Uhrzeigersinn angeordnet sind; zentrifugalen Ventilatormitteln (19), die an der Welle (36) unterhalb der drehbaren Filtertrommel (3) und der Gaseinlaßmittel (15) befestigt sind; Verklei­ dungsmitteln (2), die mehrere Aussparungen (21) auf­ weisen und innerhalb des äußeren Gehäuses (1) befe­ stigt sind, wobei die Aussparungen vom Abgas getrennte Kontaminationen auffangen; einem axialen Strömungs­ ventilator (37), der innerhalb der drehbaren Filter­ trommel (3) angeordnet und an der Antriebswelle (36) befestigt ist; konischen Kontamination-Auffangmitteln (6), die am Boden des äußeren Gehäuses (1) befestigt sind; und einem Flüssigkeitsbehälter (7), der Flüssig­ keit in das Innere der Trommel (3) pumpt.

2. Luftreiniger nach Anspruch 1, wobei die Filtertrommel (3) mehrere schichten aus Filtermedien umfaßt, die unterschiedliche Maschengrößen aufweisen.

3. Luftreiniger nach Anspruch 1 oder 2, wobei die konver­ gierenden-divergierenden Einlaßmittel (18) wegfallen können, so daß eine herkömmliche Form eines normalen Rohres gebildet wird.

4. Luftreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Geschwindigkeit der reversiblen Antriebsmittel (5) veränderbar ist.

5. Luftreiniger nach einem der Ansprüche 1-4, wobei zwei oder mehr Flüssigkeiten und/oder unorganische bzw. organische Gase in dem Flüssigkeitsbehälter (7) auf­ nehmbar sind.

6. Luftreiniger nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Filtertrommel (3) und die Ventilatormittel (19) ge­ trennt voneinander antreibbar sind.

7. Luftreiniger nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Filterschichten bzw. Filtermedien aus unterschiedli­ chen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Beschichtungen aufweisen können.