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Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen von den Wänden von Filtersäcken
Bekannte Staubsammler mit Verwendung rohrförmiger Filtersäcke enthalten sowohl grosse, flachwan- dige Gehäuse zur Aufnahme und zum Tragen der Säcke als auch komplizierte Einrichtungen, wie me- chanische Rüttel-oder Schütteleinrichtungen zur Abfuhr des auf den Filterflächen angehäuften Staubes.
Diese flachwandigen Umschliessungen erfordern bedeutende Verspreizungen, um die Wandungen gegen zerstörende Biegungen zu festigen, welche unter den auftretenden Drücken entstehen. Weiters kompliziert der notwendige Windverband solcher Ausführungen die Montage der Sammler, wenn an Boden dadurch gespart werden soll, dass der Sammler zu bedeutenden Höhen über den Boden oder die sonstige Grundfläche ausgeführt wird.
Die Abfuhr von angesammeltem Staub von den Filtersackflächen durch mechanisches Schütteln oder Vibrieren ist wohl für die Reinigung der Säcke wirksam, doch wurde festgestellt, dass die Lebensdauer der Säcke wegen der mechanischen'Beanspruchungen gekürzt wurde. Dieses Problem tritt verschärft auf, wenn der Staubsammler für heisse oder korrodierende Gase zu verwenden ist.
Kürzlich wurde auch vorgeschlagen, einen Schallgenerator zu verwenden, um auf die Filterflächen Schwingung zu übertragen und auf diese Weise eine Abfuhr angehäuften Staubes zu bewerkstelligen.
Keiner der bisher erstatteten Vorschläge erwies sich als gänzlich zufriedenstellend.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen von den Wänden von Filtersäcken, welche in einer Kammer mit einem Einlass, durch welchen das mit den Feststoffen beladene Gas eintritt, und einem Auslass, durch welchen das gereinigte Gas austritt, angeordnet und über den Querschnitt der Kammer gleichmässig verteilt sind, mittels Erschütterung der Filter durch Druckwellen, und besteht darin, dass ein Druckwellengenerator innerhalb der Kammer in jenem Bereich angeordnet ist, welcher sowohl in Querschnittsrichtung als auch in Längsrichtung in der Mitte der Filter liegt. Dieser Generator sendet Druckwellen aus, welche die Filter in Vibration versetzen und dadurch die angesammelten Feststoffe von den Filtern abschütteln.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kammer, welche die Filter enthält, vertikal angeordnet ist und eine Zuführungskammer in ihrem oberen Abschnitt enthält, welche mit der Einlassöffnung versehen ist, während eine zweite Querplatte im unteren Teil der Kammer angeordnet ist, wobei an diese Querplatten die Filter mit ihren Öffnungen angeschlossen sind, während der Gasauslass vom Aussenraum der Filter wegführt. Der Trichter, welcher das abgeschiedene Material aufnimmt, ist dabei unterhalb der zweiten Querplatte angeordnet.
Ein solcher Staubabscheider kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung derart ausgebildet sein, dass in der Zuführungsleitung für das staubbeladene Gas zwischen einem in dieser Leitung angeordneten Förderventilator und der Eintrittsöffnung dieser Leitung in die Kammer ein Absperrventil eingeschaltet ist und eine weitere Leitung von der Ansaugseite dieses Ventilatorswegführendzwischen Absperrventil und Eintrittsöffnung in die Zuführungsleitung mündet, wobei in dieser Leitung ebenfalls ein Absperrventil angeordnet ist und die beiden Absperrventile durch eine Steuervorrichtung derart verbunden sind, dass stets eines der beiden geöffnet und das andere geschlossen ist, so dass ein Gasstrom in umgekehrter Richtung
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durch die Filter geführt werden kann.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung ver- anschaulicht, u. zw. ist Fig. ! eine Ansicht, teilweise ein Schnitt, Fig. 2 ein Schnitt in vergrössertem Mass- stab nach den Linien 2-2 der Fig. 1. Fig. 3 eine Draufsicht auf die gesamte Anlage in kleinerem Massstabe i und Fig. 4 eine Seitenansicht, ebenfalls in kleinerem Massstabe.
Wie aus den Fig. I-4 ersichtlich, enthält der Staubsammler eine Anzahl stehender, im wesentlichen zylindrischer Kammern 1 mit einer zylindrischen Wand 2 aus Stahl, die auf einem entsprechenden Unter- bau 3 aufsitzt. Obgleich zylindrische Kammern dargestellt und bevorzugt sind, können auch andere Formen verwendet werden. Jede Kammer 1 ist an ihrem oberen und unteren Ende durch eine zugehörige Scheitel- wand 4 bzw. durch einen zugehörigen Trichter 5 abgeschlossen, der das Material aufnimmt.
Die Trichter 5 sind mit besonderen Austragklappen 6 od. dgl. ausgestattet.
Unterhalb und von der Scheitelwand 4 jeder zylindrischen Kammer abstehend, teilt eine obere
Querplatte 7 die Kammer in einen verhältnismässig kleinen Beschickungsraum oder in ein oberes Abteil 8, und in eine Filterkammer oder ein unteres Abteil 9. Die obere Platte 7 besitzt eine Anzahl von Öffnun- gen 10, die gleichmässig über eine Ringzone verteilt sind, die einen Mittelraum freilässt. Jede Öffnung ist mit einem sie einschliessenden Stutzen 11 ausgestattet, der nach abwärts in das untere Abteil 9 reicht.
Eine-Anzahl rohrförmiger Filtersäcke 12 sind einzeln, etwa durch Klammern 13 mit dem Stutzen 11 verbunden, so dass das Innere jedes Sackes mit einer Öffnung 10 in Verbindung steht.
Die Filtersäcke 12 haben gleiche Länge und sind unter im wesentlichen gleichmässiger Spannung in ihrer Längsrichtung an ihren unteren Enden mit Klammern 14 an einer Anzahl rohrförmiger Zwischeu- stutzen 15 befestigt, welche von einem gelochten oder durchbrochenen Querrahmen 16 getragen sind,
Letzterer besteht aus einer Anzahl von konzentrischen Ringen 17, die an den Zwischenstutzen 15 befestigt und untereinander durch radiale Stangen vereinigt sind. Die Zwischenstutzen werden von der Wand 2, et-
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manchen Anlagen ist ein spezieller Rührer oder Vibrator 20 vorgesehen und mit jedem Rahmen 16 vereint.
Die Vibratoren 20 dienen vorzugsweise zum Vibrieren der zugehörigen Rahmen in horizontaler Richtung und sind hinsichtlich ihrer Frequenz einstellbar.
Eine Anzahl rohrartiger Filtersäcke 12a bilden eine untere Sackgruppe, und sind einzeln an den un- teren Enden der Zwischenstutzen 15, mittels Klammern 21 befestigt. Die Säcke 12a reichen von diesen
Stutzen nach abwärts und sind an ihren unteren Enden mittels Klammern 22 an Einzelstutzen 23 der Öffnungen 24 einer zweiten Platte 25 befestigt, welche am unteren Ende des unteren Abteils 9 angeordnet ist.
Gewünschtenfalls können zusätzliche Sackgruppen bei Vergrösserung der Höhe des zylindrischen Gehäuses und bei Anordnung zusätzlicher Zwischenrahmen und Sackgruppen zwischen oberer und unterer Platte verwendet werden. Wahlweise können auch zusätzliche vollständig ausgerüstete zylindrische Kammern zur Anwendung kommen, wenn genügend Bodenraum frei ist.
Die Öffnungen 10, die Zwischenstutzen 15 und die Öffnungen 24 sind so verlegt, dass die Säcke 12 und 12a in im wesentlichen gleicher Anordnung in kreisförmige Untergruppen gehalten werden, von denen jede konzentrisch zur Zylinderwand 2 liegt und eine offene, zentrale Zone S6 aufweist, die sich in der Längsrichtung des unteren Abteils, wie aus Fig. 2 ersichtlich, erstreckt.
Die gleichmässige Aufteilung im Querschnitt der Filtersäcke kann etwas gestört werden, um einen minimalen radialen Kanal 26'von der zentralen Längszone zur Aussenseite der Kammer zu führen. Innerhalb des Abstandes zwischen den Stutzen 11, 15 und 23 sind in der offenen Zentralzone 26 zentrale Arbeitsplattformen mit einem schmalen Weg 28 untergebracht, der von dort durch den Kanal 26'hindurch radial zur Wand 2 reicht. Zutrittstore 29 sind in der zylindrischen Wand bei jedem solchen Weg vorgesehen und münden in Laufstege 30, die zwischen den Kammerreihen verlaufen.
Eine Anzahl Arme 31 und 31a innerhalb des radialen Kanales 26'tragen eine entsprechende Anzahl von Wellengeneratoren 32 und 32a, etwa Homer oder Pfeifen, od. dgl. Die Wellengenerawren 32. 32a sind entlang der Achse einer zylindrischen Kammer ungefähr in Längsmitte einer Sackgruppe vorgesehen, und bezüglich Frequenz vorzugsweise einstellbar. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, sind die Wellengeneratoren 32,32a der Sackgruppe 12 bzw. 12a zugeordnet. Wo mehr übereinanderliegende Sackgruppen verwendet werden, kann jeder solchen Gruppe eine Mehrzahl von Wellengeneratoren zugeteilt werden.
Falls grössere Wellen erwünscht oder aus irgendeinem Grunde zweckmässig sind, kann ebenfalls eine Mehrzahl von Wellengeneratoren für jede Sackgruppe verwendet werden.
Die Arme 31, 31a sind an der Kammerwand mittels Scharnieren 33 bzw. 33a befestigt, welche ein Ausschwingen der Arme und der Wellengeneratoreh nach abwärts zulassen. Letztere werden in ihrer nor-
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malen Hochlage durch Rohre 34 bzw. 34a gehalten, die von ihnen nach abwärts bis in den Arbeitsabstand der nächst tieferen Plattform reichen, und an der Kammerwand befestigt sind. Die Rohre 34, 34a können vorzugsweise als Leitungen für Druckluft oder für zu den Generatoren filhrende elektrische Kabel die- nen.
Die Rohre 34, 34a sind vorzugsweise rasch abschaltbar, etwa mittels Ausrüstungen 35 bzw. 35a um die
Wellengeneratoren um die Scharniere zum Zwecke ihrer Wartung oder Reparatur nach abwärts zu sen- ken.
Jede Kammer besitzt einen Einlass 36 für staubführendes Gas, welcher mit dem oberen Abteil 7 kom- muniziert und einen Auslass für gereinigtes Gas, welcher ein ins Freie führendes Abzugsrohr 37 enthält und durch die Mitte der Scheitelwand 4 sowie des oberen Abteils 8 hindurch nach abwärts reicht und mit einer
Auslassöffnung 38 in der Querplatte 7 kommuniziert. Diese Auslassöffnung 38 liegt in der freien Mittel- zone der Querplatte und ist von der Ringzone umgeben, welche die Öffnung 10 enthält, welche das Ab- zugsrohr 37 mit der Aussen- oder reinen Seite der Säcke 12 und 12a in Verbindung setzt.
Das obere Abteil 8 jeder Kammer muss nicht zylindrisch sein, sondern kann jede für die Verteilung der staubigen Luft geeignete Form aufweisen, ist aber zweckmässig als Verlängerung des im wesentlichen zy- lindrischen Teiles ausgebaut, welcher die Säcke einschliesst. Der Einlass 36 jeder Oberkammer erhält einen ihm zugeteilten Zweigkanal 39, der mit einer gemeinsamen Speiseleitung 40 in Verbindung steht.
Der Boden jenes Teiles der Speiseleitung, von welchem die Zweigleitungen abgehen, ist als Trichter 41 mit einer Förderschraube 42 gebaut, die zum Auslass 44 führt, der durch einen umlaufenden Zubringer 45 geschlossen ist. An der Verbindungsstelle jedes Zweigkanales 39 mit der Speiseleitung 40 ist ein Schie- ber 46 vorgesehen, welcher von einem Motor, einem Stempel, einem pneumatischen Zylinder 47 od. dgl. betätigt wird, der zum Abschluss des zugehörigen Zweigkanals dient, und durch ein geeignetes händisches oder automatisches (nicht dargestelltes) Steuersystem geregelt wird.
Die Speiseleitung 40 steht mit dem Auslass eines Ventilators 48 in Verbindung, der heisse, staubfuh- rende Gase aus einem umlaufenden Röstofen oder einer sonstigen (nicht dargestellten) Quelle absaugt und unter verstärktem Zug und Druck durch die Speiseleitung die Zweigleitungen und zylindrischen Kammern abgibt. Fallweise kann der Ventilator mit entsprechenden Leitungen so angeordnet werden, dass er reine
Gase von der reinen Seite der Säcke unter Ausübung eines Luftzuges absaugt, in welchem Falle die
Speiseleitung 40 unmittelbar mit der Staubquelle in Verbindung steht. Wo immer für eine Anlage erfor- derlich, können (nicht dargestellte) Einrichtungen vorgesehen werden, um die Temperatur des Gases vor seinem Eintritt in den Ventilator oder in die Kammern herabzusetzen.
Die Zweigkanäle 39 nehmen eine Zweigleitung 49 einer Anzahl solcher mit Ventilen 50 auf. Jedes
Ventil 50 ist vorzugsweise so angeordnet, dass es sich im Verein mit oder in Abhängigkeit vom zugeordne- ten Zylinder 47 öffnet, um den zugehörigen Schieber 46 im Zweigkanal zu schliessen. Die Zweigleitun- gen 49 stehen an der Seite des Ventils 50, die vom Zweigkanal abgewendet ist, mit einer Hauptleitung
51 in Verbindung, die ihrerseits mit der Einlassseite des Ventilators kommuniziert. Es kann aber in dem gezeigten System mit erzwungenem Luftzug auch der umgekehrte Durchfluss durch Verwendung einer be- reits unter Druck stehenden Quelle geschaffen werden.
In diesem Falle müssen die, das strömende Gas zu- führenden Leitungen, notwendigerweise mit der Kammer 9 für reine Luft kommunizieren, so dass das Gas durch die zu reinigenden Säcke in umgekehrter Richtung zu jener fliesst, die während der Filterperiode eingehalten wird. Wenn gewünscht, können auch andere Einrichtungen zur Umkehrung der Strömungsrich- tung verwendet werden.
Für den Betrieb werden die Schieber 46 geöffnet und der Ventilator 48 angestellt, wodurch staubhal- tige Ofengase unter Druck durch die Speiseleitung, die verschiedenen Schieber 46, Zweigkanäle 39 und den Einlass zu den verschiedenen oberen Abteilen 7 strömen. Der sich aus dem Gasstrom in der Speiselei- tung oder den Zweigleitungen absetzende Staub fällt in den Trichter 41 und wird durch die Förderschrau- be 42 zum Auslass 44 geschafft.
Die Gase fliessen durch die Öffnungen 10 und die Stutzen 11, vom oberen Abteil 8, in das Innere der
Filtersäcke 12. Ein Teil des Gases in jedem Sack 11 durchzieht dessen Wandung, während der restliche
Teil nach abwärts durch die Zwischenstutzen 15 hindurch zu dem zugehörigen unteren Sack 12a strömt, und dessen Wand durchzieht. Die feinen Teilchen und eine erhebliche Menge des anfänglich von den Ga- sen mitgenommenen, gesamten Staubes, werden an den Wandungen der Filtersäcke 12 und 12a abgetrennt, wogegen die verbliebenen grösseren und schwereren Teilchen oder Klumpen durch die Stutzen 23 und Öffnungen 24 nach abwärts unmittelbar in den Trichter 5 fallen.
Nach Durchtritt durch die Sackwandungen strömt das gereinigte Gas durch das untere Abteil 9 auf der andern Seite der Säcke nach aufwärts und wird durch die Auslassöffnnngen 38 und das Abzugsrohr 37 in das
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Freie abgegeben.
Wird die angesammelte Staubschicht an den Filtersäcken übermässig gross oder erreicht sie ein vorbe- stimmtes Maximum, dasbeispielsweise als ausserordentlicher Druckabfall beim Durchgang durch den Stoff und die Staubansammlung daran gemessen werden kann, wird der Schieber 46 mindestens einer der Kam- mern geschlossen und es werden die zugeordneten Wellengeneratoren 32 und 32a gestartet. Die Generator- paare der verschiedenen Kammern können gemeinsam oder in irgend einer gewünschten Folge gestartet oder betrieben werden.
Die von den Generatoren ausgesandten Druckwellen bringen in den Filtersäcken eine Art Schwingung kleiner Amplitude bzw. sehr kleine seitliche Verschiebungen in Übereinstimmung mit den wechselnden hohen und niedrigen Druckteilen jeder Welle hervor, ohne den Sackstoff durch mechanischen Kontakt ab- zunutzen oder zu schädigen. Der angesammelte Staub wird durch die Schwingung gelockert, fällt in den zugehörigen Trichter 5 ab, und wird durch Auslassklappe 6 hindurch abgeführt.
Da die Filtersäcke zuerst auf die Einwirkung der erzeugten Wellen ansprechen, sind sie bereit, zu Be- ginn und augenblicklich mit einer Vibration einer Frequenz zu beginnen, die kleiner ist als die Endfre- quenz und dann die Frequenz sehr rasch auf die gewünschte Höhe zu steigern. Diese Wirkung ist in einem gewissen Ausmass für die Reinigung der Säcke nützlich, sie kann aber momentane Durchbiegungen der
Säcke von grosser Amplitude zwischen deren festliegenden Enden und damit eine Schädigung des Stoffes oder Gewebes hervorbringen. Durch die bevorzugte Anordnung verhältnismässig kurzer Säcke 12, lia im
Verein mit dem Querwerk 16 wird die Amplitude der Bewegung jedes Sackes eingeengt und begrenzt.
Da- her wird auch der schädigende Einfluss auf die Sackbefestigungspunkte während solchen kurzzeitigen Pe- rioden niedrig frequenter Schwingungen durch die Dämpfwirkung des gemeinsamen Rahmenwerkes ver- mindert.
Vorzugsweise wird das System der umgekehrten Strömungsrichtung gleichzeitig mit Wellengenerato- ren verwendet. In diesem Falle wird das Ventil 50 in der der gewählten isolierten Kammer zugeordneten
Zweigleitung 49 gemeinsam mit oder abhängig von dem Schliessen des Schiebers 46 geöffnet. Der am Einlass des Ventils 48 alsdann herabgeminderte Druck saugt atmosphärische Luft der Reihe nach durch den
Kamin oder das Abzugsrohr 37, die Auslassöffnung 38 und unteres Abteil 9, Säcke 12 und 12a, oberes Ab- teil 8, Einlass 36, Zweigkanal 39, Zweigleitung 49 und Hauptleitung 51 zum Ventilator.
Die umgekehrte Strömung der Luft durch das Gewebe der Filtersäcke spannt dieses und verschiebt den auf der Filterfläche derselben im allgemeinen in Klumpen form angehäuften Staub der alsdann durch den
Trichter hindurch abfällt, wogegen restlicher von der Filterfläche durch die strömende Luft mitgenommener feiner Staub sich in dem Zweigkanal 39 absetzt, über den Trichter 41 abgeführt oder infolge der grö- sseren Geschwindigkeit der Luft in der Hauptleitung 51 zum Einlass des Ventilators zurückgeführt wird.
Die mässige, im wesentlichen konstante Beanspruchung oder Spannung der Säcke durch den im wesentlichen gleichmässigen Umkehrfluss der Luft macht die Säcke für das Aufdrücken von Vibrationen durch die erzeugten Wellen empfänglicher. Ohne der ausserordentlich grossen Absorption der Wellenenergie, wie sie schlaffen Gewebeflächen eigen ist, und sich durch für Ton undurchdringliche Tücher oder Wandbehänge ausweist, nehmen die Säcke die erwünschten Vibrationen bei mmnuaiel] Verlust oder Schwächung der Wellenenergie an.
Die konzentrische Sackgruppierung und die Anordnung der Wellengeneratoren im Bereich, der sowohl der Achse der Kammer als auch dem Längsmittelteil der Sackgruppen gemeinsam ist, erweisen sich ganz besonders vorteilhaft. Der grössere Teil der den Säcken übermittelten Wellenenergie wird in der mittleren Zone der langen Säcke, das ist an einer Stelle, einwirken gelassen, die am weitesten von den Sackanschlussstellen entfernt ist, wodurch die schädigende Wirkung auf die Anschlussstellen jedes Sackes auf ein Mindestmass herabgesetzt ist.
Ein erheblicher Teil der Energie jeder Welle wird von den nächst dem Generator befindlichen Säcken aufgenommen. Die restlichen Wellen, welche die zylindrische Wand der Kammer erreichen, werden, wenn auch durch diese Aufnahme geschwächt, von der Stahlwand nach Innen zu im wesentlichen entgegengesetzt zu ihrer ursprünglichen Richtung reflektiert. Die so reflektierten Wellen treffen auf die Säcke auf, u. zw. zuerst auf die äusseren Säcke und verleihen sohin einen zusätzlichen Impuls jenen Säcken, die vom Generator am weitesten entfernt sind. Bei zylindrischer Wandung (wie dargestellt) werden die Wellen sehr gut und gegen die Generatorquelle hin reflektiert.
Die günstige Frequenz der erzeugten Wellen hängt von verschiedenen Variablen : Grösse und Zahl der Säcke zwischen dem Generator und dem zylindrischen Stahlwandreflektor, Menge des auf den Säcken zwischen Reinigungsperioden angesammelten Staubes, Spannung der Säcke in ihrer Längsrichtung und Grö- sse der Vorspannung der Säcke durch die Umkehrströmung des Reinigungsgases ab. Deshalb sind Generato-
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ren mit einstellbarer Frequenz bevorzugt, damit für den Betrieb jeder Anlage die günstigste Frequcnzgc- wählt und hergestellt werden kann.
Innerhalb des weiten brauchbaren Bereiches zwischen 50 und 5000 Zyklen/sec des Wellengeneratorausganges wird ein Frequenzbereich von 100 bis 500 Zyklen bevorzugt.
Wo besonders schwierig zu behandelnder zäher Staub von den Säcken abzuführen ist, werden Hilfsvibratoren 20 mechanischer Art verwendet, vorzugsweise gleichzeitig mit ihnen zugeordneten Wellengeneratoren und im Frequenzbereich von 5bis 75 Zyklen/sec. In solchen Fällen sind die vereinigten Schwingungen, welche von den Wellengeneratoren hervorgebracht und von den Vibratoren weitergeleitet werden, für die Entfernung angesammelten Staubes von den Sackflächen besonders wirksam. Der grössere Teil der Schwingung oder Vibration der Sackflächen wird durch die Wellengeneratoren hervorgebracht, und
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notwendig wäre, wenn nur mechanische Vibratoren allein verwendet würden. Dadurch wird auch die Ge- fahr der Schädigung der Säcke durch die mechanischen Vibratoren herabgesetzt.
Vorzugsweise haben die mechanischen Hilfsvibratoren gegenüber den primären oder durch Wellen hervorgebrachten Schwingungen ungleiche Phase und bringen Störungen oder Interferenzvorgänge in der Frequenz mit den primären Schwin- gungen zustande, die auf die Filtersäcke einwirken sollen. Solche Störungen lockern Staubansammlun- gen, Agglomerierungen an den Säcken, die sonst die primären Vibrationen-Zyklen mitmachen könnten.
Die Vibratoren können bezüglich Frequenz eingestellt werden, um die günstigste für jede Anlage zu finden.
Verschiedene Änderungen können in den Einzelheiten der Erfindung vorgenommen werden, ohne deren Vorzüge aufzuopfern oder den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen von den Wänden von Filtersäcken, welche in einer Kammer mit einem Einlass, durch welchen das mit den Feststoffen beladene Gas eintritt, und einem Auslass, durch welchen das gereinigte Gas austritt, angeordnet und über den Querschnitt der Kammer gleichmässig verteilt sind, mittels Erschütterung der Filter durch Druckwellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckwellengenerator (32,32a) innerhalb der Kammer in jenem Bereich angeordnet ist, welcher sowohl in Querschnittsrichtung als auch in Längsrichtung in der Mitte der Filter (12, 12a) liegt.