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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Filterpatrone, insbesondere für Kombinations-Fliehkraftabscheider sowie eine Filterpatronen-Reinigungsvorrichtung und einen Abscheider, insbesondere Gas-Fliehkraftabscheider, wie Zyklonabscheider, mit einer derartigen Filterpatronen-Reinigungsvorrichtung.
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Fliehkraftabscheider (wie Zyklonabscheider) dienen zur Absonderung von in Gasen enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln oder zur Absonderung von in Flüssigkeiten enthaltenen festen Partikeln. Das Gas bzw. die Flüssigkeit werden durch eine entsprechende, konstruktive Gestaltung des filternden Abscheiders in eine Drehbewegung versetzt, wobei die auf die Partikel wirkenden Zentrifugalkräfte diese radial nach außen gegen die Abscheiderwand zur Trennung vom Medienstrom führen. Der einwärts durch ein zentrales Filterelement, wie eine Filterpatrone, z. B. Großraumpatrone, abgeführte Medienstrom, insbesondere Gasstrom, wird durch das Filterelement von den weiteren, noch mitgeführten Partikeln gereinigt, die an der Umfangs-Außenoberfläche der Filterpatrone verbleiben und einen Staubkuchen aufbauen. Eine Abreinigung der Filterpatrone, insbesondere ihrer Umfangsoberfläche zur Befreiung von dem dort anhaftenden Staubkuchen ist daher erforderlich. Hierzu werden üblicherweise Druckluftimpulse verwendet, die über eine Mehrzahl stationärer Reinigungsdüsen von einer Stirnfläche der stationären Reinigungspatrone her zur Einwirkung auf die Filterpatrone gebracht werden. Zur Abführung des Medienstromes wird zumeist in der Achse des Abscheiders ein Tauchrohr mit einer in diesem aufgenommenen oder auch als Tauchrohrersatz eine Großraum-Filterpatrone angeordnet, durch die der Medienstrom hindurchgeführt und z. B. als Reingas stirnseitig nach außen abgeführt wird.
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Üblicherweise sind die Abscheider und die Filterpatrone in vertikaler Anordnung vorgesehen, um zugleich den Schwerkrafteinfluss für die Abführung der aus dem Strömungsmedium zu reinigenden Partikel zu nutzen.
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Die bisherige Abreinigungsstrategie für Filterpatronen bzw. von Großraumpatronen als Tauchrohrersatz in Fliehkraftabscheidern, wie Kombizyklonen, ist nachteilig insoweit, als während der pneumatischen Abreinigung der Filterpatrone zur Wiederherstellung der Filteraktivität derselben der Gasstrom, insbesondere Luftstrom, abgesperrt wird und somit am Ausgang des Abscheiders Druck- und Volumenschwankungen in der Luftversorgung für nachfolgende (oder vorangehende) Einrichtungen (Verarbeitungsmaschinen) auftreten. Diese Schwankungen sind vielfach inakzeptabel. Eine Verringerung des Problems wurde mit der Einführung von Filterpatronen erreicht, denen mehrere stationäre Abreinigungsdüsen stirnseitig entsprechend einer Segmentierung der Filterpatrone fest zugeordnet sind, so dass während der Abreinigung eines Segmentes, z. B. durch einen oder mehrere Druckluftimpulse, der überwiegende Teil der Filterpatrone weiterhin dem Reinigungsprozess des Gasstromes zur Verfügung steht. Hierdurch wird zwar das vorgenannte Problem gemildert, allerdings wird hierdurch häufig die wirksame Filterfläche derart verringert, dass sich die Qualitätsanforderungen an den Medienstrom (Gasstrom), insbesondere Luftstrom, wie er in stromauf oder stromab des Abscheiders vorgesehenen Verarbeitungsmaschinen benötigt wird, nicht oder nur unzureichend erfüllen lassen. Eine Vergrößerung des Verhältnisses zwischen Gesamtfläche der Filterpatrone und Abreinigungsfläche mit fest zugeordneten und installierten Abreinigungsventilen für jedes der einzelnen Filtersegmente ist aus konstruktiven und Kostengründen begrenzt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung einer Filterpatrone anzugeben, das mit geringen apparativen Aufwand eine höhere Variabilität bei der Abreinigung von Filterpatronen in Abscheidern ermöglicht und Volumenschwankungen bei der Reinigung des eine Filterpatrone durchströmenden Mediums reduziert.
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Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine zugehörige Filterpatronen-Reinigungsvorrichtung und einen Abscheider mit einer derartigen Reinigungsvorrichtung anzugeben.
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Die vorgenannten Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Unter Verwendung herkömmlicher, segmentierter Filterpatronen wird durch die in Umfangsrichtung der Filterpatrone eingerichtete Relativbeweglichkeit zwischen einem Reinigungsgastrom und der Filterpatrone in Abhängigkeit von einem Abreinigungszyklus der Reinigungs-Gasstrom, z. B. zur Bereitstellung eines reinigenden Druckluftimpulses, in einfacher Weise stirnseitig in Zuordnung zu einem bestimmten, abzureinigenden Segment der Filterpatrone gebracht, das hinsichtlich seiner Größe im Verhältnis zur gesamten Filterpatrone derart gewählt werden kann, dass der Abreinigungsprozess keine wesentlichen Druck- oder Volumenschwankungen hinsichtlich der übrigen effektiven Reinigungskapazität der Filterpatrone bedeutet, so dass in auch apparativ und hinsichtlich Anordnung sehr einfacher und in effizienter Weise eine verbesserte Filterpatronenreinigung durchgeführt werden kann, z. B. mit einer einzigen, drehbar über der Stirnfläche der Filterpatrone angeordneten Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung mit einer entsprechenden Abreinigungsdüse. Diese ist der Stirnfläche der Filterpatrone zugewandt.
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Vorzugsweise sind der Gasstrom und die Filterpatrone in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung der Filterpatrone relativ zueinander bewegbar, so dass der Abreinigungs-Druckluftimpuls bei einer Druckluftimpuls-Abreinigung nicht nur auf gleicher Umfangslinie einem bestimmten Segment der Filterpatrone zugeordnet werden kann, sondern überdies auch die Möglichkeit besteht, in Abhängigkeit von der speziellen Reinigungsaufgabe, dem zu reinigenden Partikelmaterial und dem Material der Filterpatrone den Reinigungsgasstrom auch zusätzlich radial in Bezug auf seine Lage zu dem Filtersegment zu variieren.
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Als Reinigungsgas wird vorzugsweise Druckluft und vorzugsweise in Form eines oder mehrerer Impulse verwendet, der bzw. die Stirnseite eines Segmentes der Filterpatrone beaufschlagen.
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Dabei ist der Zyklus der Abreinigung bestimmter Segmente der Filterpatrone durch eine entsprechende Steuerung für die Rotationsbewegung entweder der Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung (falls die Filterpatrone stationär gehalten ist) oder der Drehposition der Filterpatrone (falls die Filterpatrone rotiert und die Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung stationär gehalten ist) frei wählbar, und es können hierfür entsprechende Steuerprogramme für die Ansteuerung der Rotation des Reinigungsgasstromes in Bezug auf die Filterpatrone und/oder der Rotation der Filterpatrone in Bezug auf den (stationären) Reinigungsgasstrom, frei gewählt werden.
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Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.
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Die vorgenannte Aufgabe wird hinsichtlich der Filterpatronen-Reinigungsvorrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 9 gelöst, wobei eine Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung auf eine Stirnseite der Filterpatrone gerichtet ist und mit einer Rotationsvorrichtung für eine Relativdrehung zwischen der Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung und der Filterpatrone.
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Vorzugsweise ist eine Abreinigungsdüse als Ejektoreinrichtung für das Reinigungsgas, vorzugsweise Druckluft, vorgesehen, die in Verbindung mit einem Druckluftkessel, z. B. angeordnet im Bereich des Auslasses für das nach Durchströmen der Filterpatrone gereinigte Gas (Reingas) – oder auch außerhalb des Abscheiders – steht.
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In Abhängigkeit von der Drehposition der Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung ist diese einem zur Abreinigung vorgesehenen Segment der Filterpatrone mit einer Ausströmöffnung der Abreinigungsdüse zugewandt und das Segment wird stirnseitig mit einem oder mehreren Druckluftimpulsen beaufschlagt, die zur Abreinigung des betreffenden Segmentes der Filterpatrone, d. h. zum Ausfall der an der Umfangsoberfläche und in dem Segment der Filterpatrone gesammelten Partikel, nach unten führen.
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Andererseits ist es auch möglich, die Filterpatrone nicht stationär, sondern drehbar, sowohl in vertikaler als auch in im Wesentlichen horizontaler Anordnung oder einer geneigten Anordnung vorzusehen, wobei bei einer drehbaren Anordnung der Filterpatrone die Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung mit einem Druckluftventil und der Abreinigungsdüse vorzugsweise auch stationär ortsfest z. B. in Verbindung mit einem Gehäuse des Abscheiders angeordnet und in fester oder temporärer Verbindung mit einem Druckluftvorrat vorgesehen sein kann.
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Vorzugsweise wird ein Druckluftimpuls durch die Abreinigungsdüse für eine Zeit von ungefähr 150 ms mit einem Druck von 6 bar stirnseitig auf ein Segment der Filterpatrone aufgebracht zum Ausblasen von Staub (Staubkuchen) oder anderen Partikeln von der Oberfläche und aus dem betreffenden Segment der Filterpatrone.
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Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen der Filterpatronen-Reinigungsvorrichtung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
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Die vorgenannte Aufgabe wird hinsichtlich eines Abscheiders, insbesondere Gas- oder Fliehkraftabscheiders, wie Zyklonabscheiders, mit einer Filterpatronen-Reinigungsvorrichtung der vorgenannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 16 gelöst. Vorzugsweise ist die Filterpatrone partiell in einem Tauchrohr aufgenommen und ein Rohgasstrom im Wesentlichen tangential und schraubenförmig um die Filterpatrone geführt, wobei im Bereich einer Reingas-Austrittsöffnung die Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung, insbesondere die Abreinigungsdüse derselben, relativ zur Stirnseite der Filterpatrone drehbar angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist die Filterpatrone vertikal und stationär, sowie in Kreissektor-Segmente geteilt angeordnet und die Abreinigungsdüse der Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung kann relativ zu einer Stirnseite der Filterpatrone in Umfangsrichtung, vorzugsweise aber auch in radialer Richtung, verstellt und gegenüber der Filterpatrone gedreht werden, so dass praktisch jeder beliebige Punkt einer Stirnseite der Filterpatrone und damit auch eines Segmentes derselben von einem Reinigungs-Druckluftimpuls in Abhängigkeit von der Reinigungsaufgabe beaufschlagt werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorzugsweise der Abscheider, insbesondere Zyklonabscheider, als horizontal angeordnete Einrichtung mit tangential und in Umfangsrichtung versetzt angeordneter Rohgas-Eintrittsöffnung und Reingas-Austrittsöffnung vorgesehen, wobei vorzugsweise außerhalb des Gehäuses, ein Elektromotor zum rotatorischen Antrieb der im Wesentlichen horizontal lagernden Filterpatrone vorgesehen ist, wohingegen die einer gegenüberliegenden Stirnseite der Filterpatrone zugewandte Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung, vorzugsweise Druckluft-Abreinigungsdüse, hier im Gehäuse des Abscheiders stationär und in Verbindung mit einem außerhalb oder innerhalb des Abscheiders vorgesehenen Druckluftvorrat über ein Druckluftventil ansteuerbar angeordnet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Abscheiders sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
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1 einen Kombi-Fliehkraftabscheider in schematischer Darstellung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Darstellung einer Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung, vorgesehen im oberen Bereich des Abscheiders nach 1 in schematischer Darstellung,
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3 eine Draufsicht nach 2,
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4 einen Kombi-Fliehkraftabscheider in schematischer Darstellung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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5 eine Seitenansicht des Abscheiders nach 4, wobei eine Außenwand desselben weggelassen ist und in schematischer Darstellung die Filterpatrone mit der dieser zugeordneten Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung dargestellt ist.
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1 zeigt in vertikaler, schematischer Längsschnittdarstellung einen Zyklon- bzw. Kombinations-Fliehkraftabscheider 1 in vertikaler Anordnung, wie er üblicherweise stromauf oder stromab von Verarbeitungsmaschinen zur Reinigung von Zu- oder Abluft derselben verwendet wird. Dieser Kombi-Fliehkraftabscheider, nachfolgend zur Vereinfachung nur als „Abscheider” bezeichnet, weist ein im Wesentlichen kreisförmiges Gehäuse 2 mit einer Einlassöffnung 3 und einer Auslassöffnung 4 auf. Wie durch die Pfeildarstellung angedeutet ist, strömt mit Partikeln verschmutzte Luft als Rohluft 5, z. B. von einer Verarbeitungsmaschine, in die Eintrittsöffnung 2 ein und wird tangential schraubenförmig entlang einer Großraum-Filterpatrone 6, die partiell in einem Tauchrohr 7 aufgenommen ist, abwärts geführt. Dabei prallt die Rohluft 4 gegen die innere Zylinderwandung des Gehäuses 2 des Abscheiders 1, wodurch Grobpartikel an der Innenwandung bereits abgeschieden werden und vertikal nach unten in Richtung eines einen den Staubraum 8 abschirmenden Abschirmkegels 9 fallen. Im Übrigen tritt der Rohgasstrom mit den in diesem suspendierten Schmutzpartikeln umfangsseitig über entsprechende Filteröffnungen (hier nicht dargestellt) in den als Großraumpatrone ausgebildeten Filter 6 ein, der Segmente 10 aufweist, die als Kreissektorsegmente ausgebildet sind, wie dies 3 verdeutlicht. Stirnseitig ist oberhalb einer Austrittsöffnung 11 der Filterpatrone 6 für das gereinigte Abgas (Reingas) eine Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung 12 angeordnet, die hauptsächlich aus einer drehbar um eine Achse 13 gelagerten Abreinigungsdüse 14 besteht, die über ein Druckluftventil 15 mit Druckluft, insbesondere in Impulsform von einer hier nicht gezeigten Druckluftquelle beaufschlagbar ist. In 2 ist dies im einzelnen schematisch verdeutlicht, wobei sich in Verbindung mit 3 ergibt, dass die Achse bzw. Welle 16 für die Rotation der Druckimpuls-Abreinigungsdüse 14 zentrisch über einer Mittelachse der Filterpatrone 6 angeordnet ist und in Abhängigkeit von einer Steuerung einem jeweiligen Kreissegment der Filterpatrone 6 zur Abreinigung mittels eines kurzen Druckluftimpulses zuordenbar ist.
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Dabei kann auch entlang eines Traghebels 17 eine Radialposition der Abreinigungsdüse 14 eingestellt werden, so dass die Abreinigungsdüse 14 auch hinsichtlich ihrer Radialposition an unterschiedlichen Stellen eines bzw. der Filterpatronensegmente 10 positioniert werden kann, in Abhängigkeit von speziellen Abreinigungsproblemen innerhalb der Filterpatrone 6.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Filterpatrone stationär angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, diese drehbar und die Abreinigungsdüse ebenfalls relativ drehbar oder aber dann stationär in dem Gehäuse anzuordnen.
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Bei Erreichen eines vorbestimmten Druckverlustes über der Filterpatrone kann die Abreinigung der jeweiligen Segmente der Filterpatrone auch automatisch bzw. in frei wählbarer Weise bezüglich des zugeordneten Segmentes der Filterpatrone erfolgen.
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Infolge der Druckluftimpulsreinigung wird ein Staubkuchen als Agglomerat von der Filterpatrone 6 gelöst und folgt der im Abscheider 1 herrschenden Fliehkraftströmung, so dass diese Staubpartikel als Grobpartikel an der Innenwandung des Abscheiders 1 abgeschieden werden bzw. nach unten in einen Staubraum 18 fallen. Nach einem solchen „Druckluftstoß” ist nicht nur eine Umfangswandung des betreffenden Segmentes 10 der Filterpatrone 6, sondern auch ein Innenraum derselben, durch den das gereinigte Gas in Richtung einer Austrittsöffnung 18 der Filterpatrone 6 strömt, wieder partikelfrei.
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Nachdem erfindungsgemäß nur noch eine einzige Abreinigungsdüse 14, in drehbarer Anordnung über einer Stirnfläche der Filterpatrone 6 angeordnet, verwendet wird, ist es möglich, die Filterpatrone 6 in mehr Sektoren zu unterteilen als dies bisher der Fall war, so dass sich entsprechend das Verhältnis der Abreinigungsoberfläche zur Gesamtoberfläche der Filterpatrone 6 sich verringert, d. h. dass der während eines Abreinigungsvorganges im Verhältnis zur gesamten Filterfläche nicht zur Verfügung stehende Filterraum bzw. Filteroberfläche sich verringert, so dass Druck- oder Volumenstromschwankungen des Luftvolumenstromes verringert sind und damit ein störungsfreies Arbeitsverhalten an den Abscheider 1 angeschlossener Verarbeitungsmaschinen gesichert wird.
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Selbstverständlich ist es im Einzelfall auch möglich, mehrere Druckluft-Abreinigungsdüsen vorzusehen oder im Falle spezieller Anwendungen und Filter- bzw. Filterpatronenkonfigurationen auch nicht-kreisförmige Bewegungsbahnen für die Bewegung der Abreinigungsdüse, gerichtet auf eine Stirnfläche der Filterpatrone und damit jeweils auf ein bestimmtes Kreissegment derselben, vorzusehen.
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Ein hier nicht gezeigter Druckluftkessel zur Druckluftversorgung der Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung 12 und der Abreinigungsdüse 14 kann sowohl innerhalb des Abscheiders 1 im Bereich eines oberen zu der Austrittsöffnung 4 führenden Kanals des Gehäuses 2 vorgesehen sein oder auch außerhalb desselben.
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Vorzugsweise ist eine filterdruckgesteuerte Abreinigung von Segmenten 10 der Filterpatrone 6 vorgesehen. In Verbindung mit einer entsprechenden Sensoranordnung am Filter 6 oder zwischen Lufteintritt und Luftaustritt zur Erfassung des Druckverlustes über der Filterpatrone oder Teilen derselben, kann auch eine automatische Steuerung des Abreinigungsprozesses bzw. Abreinigungszyklus hinsichtlich der Auswahl der jeweils abzureinigenden Segmente und damit der Ansteuerung der Abreinigungsdüse 14 erfolgen.
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Mit einer der rotatorischen auch radialen Verstellbarkeit der Abreinigungsdüse 14 kann auf Staubeigenschaften sowie Eigenschaften der Filterpatrone 6 einschließlich ihres Änderungsverhaltens im Betrieb und auf das Filtermaterial der Filterpatrone 6 selbst reagiert werden.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, hier mit horizontaler Anordnung des Abscheiders 1 und drehbar in diesem aufgenommener Filterpatrone 6, rotierend antreibbar durch einen Elektromotor 18 der seitlich am Gehäuse 2 des Abscheiders 1 angeordnet ist. In diesem Fall kann die Reinigungsgas-Ejektoreinrichtung 12 in ihrem Aufbau vereinfacht werden, da keine rotierende Führung einer Druckluftzufuhr erforderlich ist, vielmehr ist die Abreinigungsdüse 14 hier über eine Halterung 19 fest mit dem Gehäuse 2 des Abscheiders 1 verbunden und ist stationär das zugehörige Druckluftventil 15 nebst Steuerung (hier nicht gezeigt) zugeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine stärkere Segmentierung der Filterpatrone 6 und damit eine Vergrößerung der für den Gasreinigungsprozess zur Verfügung stehenden Oberfläche der Filterpatrone im Verhältnis zu dem abreinigungsbedingt nicht zur Verfügung stehenden Oberflächenbereich möglich.
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Bei dieser Anordnung ist vorzugsweise die Abreinigung der Filterpatrone 6 so vorzunehmen, dass die Staubsedimentation durch die Schwerkraft unterstütz wird, d. h. die Abreinigung erfolgt vorzugsweise in einer 6-Uhr-Position.
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Eine Austrittsöffnung für das Partikelmaterial ist bodenseitig am Gehäuse vorgesehen, hier aber nicht dargestellt.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird das entsprechende Segment 10 der Filterpatrone 6 mit einem Druckluftimpuls, z. B. in der Größe von 150 ms mit einem Druck von ca. 6 bar beaufschlagt, so dass in entsprechender Weise wie oben beschrieben der Staubkuchen von der Oberfläche des Segments 10 der Filterpatrone 6 abfällt und nach unten das Partikelmaterial entsprechend abgeführt wird.
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Mischformen, sowohl hinsichtlich der Abscheider- und Zyklonorientierung, wie auch hinsichtlich der Rotationsbewegung zwischen Abreinigungsdüse 4 und Filterpatrone sind möglich.
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Durch die Erfindung wird eine verbesserte Abreinigung von Filterpatronen in Großfilteranlagen und insbesondere Kombi-Zyklonen möglich, indem das Verhältnis der Fläche der Filterpatrone, die während eines Abreinigungsvorganges nicht zur Staubreinigung im kontinuierlichen Staubreinigungsprozess zur Verfügung steht, verringert wird, so dass Luftstrom- und -druckschwankungen desselben verringert werden und Anforderungen an vor- oder nachgeschaltete Verarbeitungsmaschinen besser als bisher erfüllt werden können.
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5 zeigt, vergleichbar zu 3 in schematischer Darstellung die Anordnung der stationären Abreinigungsdüse 14 bzw. einer Halterung 19 des mit dieser verbundenen Druckluftventiles 15 am Gehäuse 2 des Abscheiders 1, vorzugsweise angeordnet in einem unteren Bereich bezogen auf den Querschnitt der Filterpatrone 6 zur Berücksichtigung des Schwerkrafteinflusses bei der Abführung des Staubkuchens.
