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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abreinigen von textilen, keramischen und metallischen Filterelementen in Staubabscheidern durch Druckstöße.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik wird eine herkömmliche Vorrichtung zum Abreinigen von Filterelementen in Staubabscheidern behandelt, wie z. B. in der Druckschrift
DE 10 2005 048 105 A1 . In dieser Druckschrift wird ein komprimiertes Gas, in der Regel Luft, aus einem Druckspeicher durch kurzzeitiges Öffnen eines Ventils über ein Blasrohr zu einem oder zu mehreren Filterelementen geleitet. Die Filterelemente werden durch den Druckstoß aufgebläht, in starke, instationäre Schwingung versetzt und entgegen der üblichen Strömungsrichtung durchströmt. Dadurch wird der anfiltrierte Staub abgereinigt. Das komprimierte Gas wird über eine Eintrittsöffnung des Blasrohrs in das Blasrohr geleitet und über eine Austrittsöffnung des Blasrohrs zu den Filterelementen geführt.
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Die
DE 600 00 214 T2 offenbart eine Vorrichtung zur Reinigung eines Filters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
DE 21 31 022 B2 offenbart eine Blasvorrichtung zum Abreinigen von Filterschläuchen von Staubabscheidern durch Druckluft im Gegenstromverfahren mittels feststehender, von oben her in die Ausströmöffnung jedes Filterschlauches gerichteter Blasdüsen.
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Apparate zur Trockenfiltration von Stäuben werden durch eine Loch- oder Schlitzplatte in Roh- und Reingasraum unterteilt. Die Platte kann horizontal, vertikal oder auch schräg angeordnet sein. In der Platte sind die Filterelemente befestigt.
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Die Filterelemente werden in der Regel von außen nach innen vom Rohgas durchströmt, dabei wird der gasgetragene Staub an der Anströmseite der Filterelemente anfiltriert. Mit dem Anwachsen des Filterkuchens auf den Filterelementen steigt der Druckverlust und der Gasdurchsatz sinkt. Um den Filtrationsbetrieb dauerhaft aufrechtzuerhalten, muss das Filter periodisch abgereinigt werden. Das geschieht in der Regel durch Druckstöße mit einem komprimierten Gas, meist Luft.
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Die Druckstöße werden, wie oben erwähnt, durch kurzzeitiges Öffnen eines Ventils an einem Druckspeicher erzeugt. Das komprimierte Gas strömt über ein Blasrohrsystem zu den reingasseitigen Öffnungen der Filterelemente.
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Zum Erzeugen der kurzzeitigen Druckgasstöße dient eine hutförmige Membran, die mit einem Deckel auf dem Druckspeicher-Element befestigt ist. Der Ventildeckel bildet auf der planen Oberseite des Druckspeicher-Elementes einen dichten Gehäuseabschluss.
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Wird der Raum zwischen Membran und Ventildeckel durch Öffnen eines Steuerventils entlüftet, zieht sich die Membran durch den Druck im Druckspeicher im Millisekundenbereich zusammen und gibt den Weg für das Druckgas über das Blasrohr zu den Filterelementen frei. Nach dem Schließen des Steuerventils (Ruhezustand) legt sich die Membran wieder in Sekundenbruchteilen auf die Öffnung des Blasrohres und dichtet diese wieder ab.
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Mit anderen Worten, im Ruhezustand dichtet die Membran die gerundete Eintrittsöffnung des Blasrohrs gegenüber dem Druckspeicher ab. Flexible Filterelemente werden dabei
- – unter Mitriss von Sekundärluft aus dem Reingasraum aufgebläht,
- – in starke, instationäre Schwingungen versetzt und
- – am Ende des Abreinigungsvorgangs entgegen der üblichen Filtrationsrichtung durchströmt.
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Starre Filterelemente werden nur entgegen der Filtrationsrichtung durchströmt und dadurch gespült. Beides hat zur Folge, dass Partikel, die an der Anströmseite der Filterelemente haften, vom Filtermedium gelöst werden und als Agglomerat in einen Staubtrichter sedimentieren.
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Bei den üblicherweise eingesetzten Druckspeichern und Abreinigungsvorrichtungen handelt es sich überwiegend um runde und eckige Druckbehälter in geschweißter Ausführung, wobei die Druckstöße über Eckventile oder aber über aufgeschraubte Tellermembranen erzeugt werden.
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Bei herkömmlichen Vorrichtungen zum Abreinigen von Filterelementen in Staubabscheidern bestehen allerdings wesentliche Nachteile darin, dass sie einen vergleichsweise hohen Druckgas-Verbrauch und einen hohen Geräuschpegel aufweisen.
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Darstellung der Erfindung
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Daher hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Abreinigungssystem derart auszulegen, dass:
- – die Abreinigungsleistung der Abreinigungsvorrichtung und somit die Filtrationsleistung des Abscheiders erhöht wird,
- – der Druckgas-Verbrauch minimiert wird,
- – die Produktions- und Betriebskosten gesenkt werden, und
- – die Abreinigungsgeräusche reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Abreinigen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden durch die abhängigen Patentansprüche beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Blasrohr derart ausgelegt, dass die Strömungsquerschnittsfläche des Blasrohres an der Blasrohreintrittsöffnung größer ist als die Strömungsquerschnittsfläche an der Blasrohraustrittsöffnung.
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Diese spezielle Ausführung des Druckspeicher-Elements verringert die Eigenschwingungen an der Membran, die durch eine Reflexion der Druckgaswelle am Ende des Blasrohrs angeregt wird. So haben die Erfinder festgestellt, dass durch eine Reflexion der Druckgaswelle der Druckgas-Durchsatz und die Schließzeit der Membran negativ beeinflusst werden. Erfindungsgemäß wird der negative Einfluss der Eigenschwingung vermieden, indem man das Druckgas im Blasrohr, dank der obigen Eigenschaften, auf etwa Schallgeschwindigkeit beschleunigt.
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Aufgrund der im Vergleich zur Strömungsquerschnittsfläche des Blasrohres an der Blasrohreintrittsöffnung geringeren Strömungsquerschnittsfläche an der Blasrohraustrittsöffnung wird die Reflexion der Druckgaswelle vermindert. Durch die geringere Reflexion werden damit die Abreinigungs-Geräusche reduziert. Durch diese Anordnung steigt außerdem die Abreinigungseffizienz, und der Abreinigungsdruck kann bei gleicher Abreinigungsleistung gesenkt werden. Insgesamt sinken der Druckgas-Verbrauch und somit die Betriebskosten.
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Die Strömungsquerschnittsfläche des Blasrohrs kann von der Blasrohreintrittsöffnung zur Blasrohraustrittsöffnung hin zumindest abschnittsweise kontinuierlich, insbesondere gleichmäßig abnehmen. Bei der Vorrichtung zum Abreinigen nach Anspruch 1 nimmt die Strömungsquerschnittsfläche des Blasrohrs von der Blasrohreintrittsöffnung zur Blasrohraustrittsöffnung hin gleichmäßig ab.
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Durch diese Anordnung wird bewirkt, dass die durch die Blasrohreintrittsöffnung in das Blasrohr eintretenden Druckgaswellen auf den Bereich der Blasrohraustrittsöffnung konzentriert werden. Damit wird der Druckgas-Verbrauch verringert, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden.
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Wird, wie oben erwähnt, der Raum zwischen Membran und Ventildeckel durch Öffnen eines Steuerventils entlüftet, zieht sich die Membran durch den Druck im Druckspeicher im Millisekundenbereich zusammen und gibt den Weg für das Druckgas über das die obigen Eigenschaften aufweisende Blasrohr zu den Filterelementen frei. Nach dem Schließen des Steuerventils (Ruhezustand) legt sich die Membran wieder in Sekundenbruchteilen auf die Öffnung des Blasrohres und dichtet diese wieder ab.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bilden das Druckspeicher-Element, eine flache und rechteckige Oberflächenform und Gehäuseflanschen eine Einheit.
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Das Blasrohr ist ferner derart ausgelegt, dass es über Rippen mit der zylindrisch auslegbaren Außenwand des Druckspeicher-Elements verbunden ist.
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Das zylindrisch auslegbare Druckspeicher-Element ist dadurch gekennzeichnet, dass sich durch Aneinanderreihen mehrerer Elemente und einer unterschiedlichen Auslegung von Distanzrohren und Distanzscheiben Druckspeicher mit beliebigen Blasrohr-Abständen und Speichergrößen aufbauen lassen.
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Das Druckspeicher-Element ist zudem derart ausgelegt, dass
- – es innen zylindrisch und außen rechteckig ausgeführt sein kann,
- – die flache, rechteckige Form der Elementflansche in eine zylindrische Form übergehen kann,
- – ein Ventildeckel und eine Membran einen Elementabschluss bilden,
- – das Blasrohr über Rippen mit einer zylindrisch auslegbaren Innenwand verbunden ist,
- – der Strömungsquerschnitt des Blasrohres von der Eintrittsöffnung in Strömungsrichtung gesehen abschnittsweise kontinuierlich, insbesondere gleichmäßig abnimmt, und
- – die Strömungsquerschnittsfläche des Blasrohres an der Blasrohreintrittsöffnung größer ist als die Strömungsquerschnittsfläche an der Blasrohraustrittsöffnung
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Die Anordnung der Rippen mit der Verbindung zur zylindrisch auslegbaren Innenwand und die Masse (Dicke) der flachen und rechteckigen Moduloberfläche wirken sich schwingungshemmend aus.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der in den 1, 2 und 3 beschriebenen Ausführungsform noch verständlicher dargelegt.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
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1 zeigt den Aufbau eines Druckspeicher-Elements
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2 zeigt eine detaillierte Anordnung eines Blasrohrs, das über Rippen mit dem Gehäuse des Druckspeicher-Elements verbunden ist,
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3 zeigt die Draufsicht des Druckspeicher-Elements mit dem Blasrohr, und
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4 zeigt eine Anordnung mit einem Druckspeicher-Element und einer Vielzahl von Filterelementen.
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Das in 1 veranschaulichte Druckspeicher-Element 1 besteht aus einem Gehäuse mit einem zylindrischen Innenmantel und einem in Form eines Doppelkonus verlaufenden Außenmantel. An den beiden Stirnseiten des Elements befinden sich rechteckige Flansche 15.
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Im Druckspeicher-Element 1 ist ein gerades, leicht konisch eingezogenes Blasrohr 2 integriert. Der Strömungsquerschnitt des Blasrohres ist am Eintritt 19 größer als am Austritt 21.
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Das Druckspeicher-Element 1 besitzt oben eine plane, rechteckige Fläche 22, mit Ventildeckel 4 und Membran 3, die den Gehäuseabschluss bilden.
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Das Blasrohr 2 wird am Eintritt 19 und am Austritt 21 jeweils durch vier Rippen 23 mit dem Gehäuse des Druckspeicher-Elements 1 verbunden, wie in den 2 und 3 veranschaulicht.
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Der Expansionsraum ist strömungsgünstig abgeschrägt (14).
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Die Dichtfläche 16 des Blasrohres 2 ist gerundet.
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An die Dichtfläche 16 legt sich die hutförmige Membran 3 an. Der Ventildeckel 4 verbindet die Membran 3 durch Schrauben 5 mit dem Druckspeicher-Element 1.
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Der außenliegende Stutzen des Blasrohrs 2 besitzt ein Gewinde 17, über das ein weiterführendes Blasrohr (Verteilerrohr) befestigt werden kann.
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Die Stirnseiten der Druckspeicher-Einheit werden mit einem gewölbten Deckel 6 über Schrauben 7 verschlossen. Die Flansche 15 eines Druckspeicher-Elements 1 besitzen je eine Nut 20. Ein elastischer Ring 10 dichtet die Stirnseiten der Druckspeicher-Einheit ab.
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Das Druckspeicher-Element 1 besitzt an den Endseiten der Innenflächen zylindrisch oder konisch verlaufende Aufnahmen 18, welche durch Einbau von Distanzrohren 9
- – eine Aneinanderreihung von Druckspeicher-Elementen 1 und
- – ein Anordnen der Blasrohre 2 in unterschiedlichen, an das jeweilige Filter angepassten Abständen
ermöglichen.
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Der Flansch 15 weist an der Innenseite eine schräg verlaufende Dichtfläche 12 auf. Das Distanzrohr 9 wird auf beiden Seiten über die Klemmdichtungen 11 mit Hilfe der Klemmflansche 8 und der Zuganker 13 abgedichtet.
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Sind die Abstände zwischen den Blasrohren 2 nur geringfügig größer als der Mindestabstand, so lassen sich die Abstände zwischen den einzelnen Druckspeicher-Elementen 1 auch mit gestanzten Distanzscheiben ohne das Distanzrohr 9, die Klemmflansche 8 und die Zuganker 13 einstellen.
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Die Vorrichtung ermöglicht es auch, eine Druckspeicher-Einheit aus mehreren Druckspeicher-Elementen 1 aufzubauen, innerhalb der die Abstände der Blasrohre 2 variieren.
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4 veranschaulicht eine Anordnung mit einem Druckspeicher-Element 1 und einer Vielzahl von Filterelementen 24, die jeweils in einem Filterelement-Gehäuse 25 untergebracht sind. In dieser Anordnung wird das komprimierte Gas aus der Blasrohraustrittsöffnung 21 zu den einzelnen Filterelementen 24 zugeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckspeicher-Element
- 2
- Blasrohr
- 3
- Membran
- 4
- Ventildeckel
- 5
- Schraube
- 6
- Deckel
- 7
- Schraube
- 8
- Klemmflansch
- 9
- Distanzrohr
- 10
- Dichtring
- 11
- Klemmdichtung
- 12
- konische Dichtfläche
- 13
- Zuganker
- 14
- abgeschrägter Expansionsraum
- 15
- Flansch
- 16
- Dichtfläche
- 17
- Schraubgewinde
- 18
- zylindrische oder konische Aufnahme
- 19
- Blasrohreintritt
- 20
- Nut in Klemmflansch
- 21
- Blasrohraustritt
- 22
- flache und rechteckige Oberflächenform
- 23
- Rippen
- 24
- Filterelement
- 25
- Filterelement-Gehäuse
