DE102023116781A1

DE102023116781A1 - Vorfiltervorrichtungen und ventile für einen industriellen staubabscheider

Info

Publication number: DE102023116781A1
Application number: DE102023116781.2A
Authority: DE
Inventors: Elon Wennberg; Axel Sjöberg; Robert Küsel
Original assignee: Husqvarna AB
Current assignee: Husqvarna AB
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2024-01-18
Also published as: WO2024010509A1; SE2350747A1; SE2350748A1

Abstract

Ein Vorfilter (200) für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung (100),wobei der Vorfilter (200) eine Filteröffnung (210) und eine Filterseitenwand (220) umfasst, wobei die Seitenwand so ausgebildet ist, dass ein Luftstrom die Seitenwand passieren kann und zumindest einige Partikel daran gehindert werden, die Seitenwand zu passieren,wobei die Filterseitenwand (220) sich von der Filteröffnung (210) weg erstreckt und sich nach innen zu einer Mittelachse (260) des Filters (200) hin verjüngt, um ein Filterinnenvolumen (V) zu definieren,wobei der Vorfilter (200) so ausgebildet ist, dass er eine Trennwand (230) in dem Filterinnenvolumen (V) in Position hält, um das Filterinnenvolumen (V) in mindestens zwei Teile zu unterteilen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Hochleistungsstaubabscheidevorrichtungen zur Verwendung mit Baumaschinen, um z. B. Beton und Stein zu verarbeiten. Es werden Vorfilteranordnungen, Ventilanordnungen und andere Vorrichtungen zur Reinigung eines Vorfilters in dem Staubabscheider offengelegt.
HINTERGRUND
Staub und Schlamm entstehen beim Schneiden, Bohren, Schleifen, Kugelstrahlen und/oder Abbruch von Beton, Ziegeln und anderen harten Baumaterialien. Der Staub und der Schlamm können von einem Staubabscheider aufgefangen und kontrolliert von der Baustelle entfernt werden. Die Staubabscheidung erfolgt in der Regel durch Erzeugung eines Vakuums mit Hilfe eines Laufrads und eines Motors, d. h. ähnlich wie bei einem Staubabscheider für den Hausgebrauch. Viele Staubabscheider für die Industrie bestehen aus einem Vorabscheider oder Zyklon mit einem Vorfilter, der den größten Teil des Staubs auffängt, gefolgt von einem essentiellen Filter, wie einem HEPA-Filter (high efficiency particulate air filter), der die verbleibenden feineren Staubpartikel auffängt.
Da sich in den Filtern Partikel ansammeln, wird der Luftstrom durch das Staubabscheidesystem behindert, was schließlich zu einer geringeren Staubabscheideleistung führt. Um diesen Rückgang der Effizienz abzumildern, kann zumindest der Vorfilter regelmäßig von Staub und Schlamm befreit werden, indem der Luftstrom durch den Filter vorübergehend umgekehrt wird.
US 7,082,640 B2 beschreibt einen Staubabscheider mit Filterreinigungsfunktion.
WO 2021/088172 A1 beschreibt einen weiteren Staubabscheider mit ähnlicher Funktion.
Dennoch besteht ein Bedarf an verbesserten Vorfiltersystemen, die eine effizientere Staubabscheidung ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Aufgabe der vorliegenden Offenlegung ist es, verbesserte Vorfilteranordnungen für industrielle Staubabscheider bereitzustellen, die zumindest einige der oben erwähnten Probleme mildern.
Diese Aufgabe wird durch einen Vorfilter für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung gelöst. Der Vorfilter umfasst eine Filteröffnung und eine Filterseitenwand, wobei die Seitenwand so ausgebildet ist, dass ein Luftstrom die Seitenwand passieren kann und zumindest einige Partikel daran gehindert werden, die Seitenwand zu passieren. Die Filterseitenwand erstreckt sich von der Filteröffnung weg und verjüngt sich nach innen zu einer Mittelachse des Filters, um ein Filterinnenvolumen zu definieren. Der Vorfilter ist so ausgebildet, dass er eine Trennwand in dem Filterinnenvolumen in Position hält, um das Filterinnenvolumen und gegebenenfalls auch die Filteröffnung in mindestens zwei Teile zu unterteilen.
Auf diese Weise werden zwei getrennte Filterteile oder Kammern in derselben Seitenwand gebildet, was von Vorteil ist, da eine platzsparende Anordnung erreicht wird, die auch leichter zu warten ist. Es ist von Vorteil, dass sich die Seitenwand des Filters zur Mitte des Filters hin verjüngt, da dies bedeutet, dass die Schwerkraft dazu beiträgt, Partikel während der Filterreinigung mit Hilfe eines umgekehrten Luftstroms von der Filterseitenwand zu lösen. Die Filterseitenwand kann beispielsweise eine konische, kegelstumpfförmige, pyramidenförmige oder pyramidenstumpfförmige Form haben. Die Filterseitenwand bildet vorzugsweise einen Winkel in Bezug auf die Mittelachse des Vorfilters, der zwischen 10 und 30 Grad, vorzugsweise etwa 20 Grad, beträgt. In einigen Fällen reicht die Trennwand nicht bis zur Filteröffnung. In solchen Fällen kann ein passender Wandabschnitt vorgesehen werden, der sich von einem Deckel des Staubabscheiders in den Vorfilter hinein erstreckt.
Nach einigen Aspekten erstreckt sich eine erste elastische Dichtung um den Rand der Filteröffnung und eine zweite elastische Dichtung ist an einem Rand der Trennwand ausgebildet, die die Filteröffnung in mindestens zwei Teile teilt. Auf diese Weise können Luftkanäle auf effiziente Weise in den Deckel eines Staubabscheiders integriert werden, da mit den Dichtungen zusammenwirkende Teile im Deckel ausgebildet werden können.
Die Vorfilter-Trennwand kann fest im Filterinnenvolumen angebracht sein. Alternativ kann der Vorfilter eine Nut oder einen anderen Befestigungsmechanismus aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er die Trennwand aufnimmt und im Filterinnenvolumen lösbar in Position hält. Dies ist vorteilhaft, da es bedeutet, dass verschiedene Arten von Trennwänden mit der gleichen Vorfilter-Basisstruktur verwendet werden können. Durch den Austausch der Seitenwandstruktur kann die Anzahl der Innenkammern an einen bestimmten Staubabscheider angepasst werden. So benötigen manche Staubabscheider nur eine einzige interne Vorfilterkammer, während andere Staubabscheider zwei oder mehr interne Vorfilterkammern benötigen. Die hier erörterten Beispiele beziehen sich hauptsächlich auf einen Staubabscheider mit zwei internen Vorfilterkammern, obwohl die Vorfilter nicht auf eine bestimmte Anzahl von internen Filterkammern beschränkt sind. Einige Aspekte der hier dargelegten Lehren sind auch auf Vorfiltersysteme anwendbar, die aus zwei oder mehr separaten Vorfiltern bestehen, die in demselben Vorabscheiderbehälter angeordnet sind.
Die Filteröffnung, d. h. die Hauptfilteröffnung, kann scheibenförmig sein, und die Trennwand kann eben sein, um das Filterinnenvolumen und in diesem Fall auch die Filteröffnung in einen ersten und einen zweiten halbscheibenförmigen Teil zu unterteilen. Die Höhe des Filters, gemessen entlang der Mittelachse, kann zwischen 300 und 400 mm, vorzugsweise etwa 345 mm, betragen. Die Dicke der Filterseitenwand liegt vorzugsweise zwischen 20 und 40 mm, besonders bevorzugt bei etwa 30 mm.
Staubabscheider, die die Vorfilteranordnung umfassen, werden hier ebenfalls offenbart. Einige dieser Staubabscheider umfassen einen Klappenmechanismus mit einer Öffnung, die einen Umfang hat, und mindestens drei längliche Verschlusselemente, die schwenkbar entlang des Umfangs an den jeweiligen Scharnierenden angebracht sind. Jedes Verschlusselement hat ein distales Ende, das gegenüber dem Scharnierende entlang der Erstreckungsrichtung des Verschlusselements angeordnet ist. Benachbarte Verschlusselemente, die entlang des Umfangs angeordnet sind, werden durch faltbare Verbindungselemente verbunden, die so ausgebildet sind, dass sie die distalen Enden zu einem gemeinsamen Schnittpunkt führen, der von einer Ebene der Öffnung beabstandet ist, wodurch die Verschlusselemente so ausgebildet sind, dass sie sich um die jeweiligen Scharnierenden in eine Position gegenseitiger Unterstützung falten, um den Klappenmechanismus zu schließen. Dieser Klappenmechanismus hat sich als besonders geeignet für die Verwendung mit den Vorfiltern und den Ventilanordnungen zum Reinigen der Vorfilter erwiesen, auf die weiter unten näher eingegangen wird. Der Klappenmechanismus ist relativ biegsam und neigt nicht dazu, Staubbehälterbeutel zu beschädigen. Die Klappe lässt sich leicht öffnen, so dass der angesammelte Staub aus dem Vorabscheiderbehälter abgesaugt werden kann, was ein Vorteil ist.
Es gibt auch Vorfilter, die ein Rotationsführungselement aufweisen, das so ausgebildet ist, dass es eine axiale Drehung des Vorfilters beim Einsetzen in einen Staubabscheider führt. Diese Vorfilter lassen sich schwieriger in einen Vorabscheider für Staubabscheider einsetzen, wenn sie sich falsch um die Mittelachse des Filters drehen. Das Rotationsführungselement eignet sich besonders für den Einsatz bei Filtern mit mehr als einem Teil, wie hier beschrieben, da es bei diesen Filtern wichtig sein kann, die Trennwand in der vorgesehenen Rotation auszurichten.
Das Rotationsführungselement kann zum Beispiel einen Vorsprung aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er in eine entsprechende Aussparung am Staubabscheider eingreift, eine Aussparung oder Kerbe, die so ausgebildet ist, dass sie in einen entsprechenden Vorsprung am Staubabscheider eingreift, und/oder eine visuelle Anzeige der Rotation des Vorfilters um eine Mittelachse (260) des Vorfilters umfasst.
Ein Staubabscheider, der den oben erwähnten Typ von Vorfilter mit dem Rotationsführungselement und einem Deckel umfasst, der so ausgebildet ist, dass er daran gehindert wird, in eine geschlossene Position zu gelangen, wenn der Vorfilter nicht korrekt auf eine beabsichtigte Drehung um die Mittelachse gedreht wird, ist vorteilhaft, da er eine falsche Verwendung des Staubabscheiders verhindert, d. h. es ist für einen Bediener nicht möglich oder zumindest schwierig, den Staubabscheider zu verwenden, wenn der Vorfilter nicht korrekt installiert ist.
Einige der oben genannten Unzulänglichkeiten des Standes der Technik können auch durch eine Ventilanordnung behoben werden, die so konfiguriert ist, dass sie einen umgekehrten Luftstrom, vorzugsweise einen Luftimpuls, zur Reinigung eines Vorfilters für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung erzeugt. Die Anordnung umfasst einen Hauptventilverschlusskörper, der so ausgebildet ist, dass er sich zwischen einer ersten Position, die eine Saugposition ist, und einer zweiten Position, die eine Vorfilterreinigungsposition ist, bewegt, wobei der Hauptventilverschlusskörper in der ersten Position so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang zwischen einer Umgebungsdruckseite und einer Niederdruckseite der Ventilanordnung abdichtet, und wobei der Hauptventilverschlusskörper in der zweiten Position so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang zwischen der Niederdruckseite der Ventilanordnung und einer Saugleitung abdichtet, während er den Durchgang zwischen der Umgebungsdruckseite und der Niederdruckseite der Ventilanordnung öffnet, um einen Luftstoß in umgekehrter Richtung durch den Vorfilter strömen zu lassen, um Staub von der Vorfilterwand zu lösen. Die Ventilanordnung umfasst ferner einen Steuerkörper, der mit dem Hauptventilverschlusskörper verbunden ist, so dass eine Position des Hauptventilverschlusskörpers durch eine Position des Steuerkörpers bestimmt wird, eine Steuerkammer, die teilweise durch den Steuerkörper definiert ist, wobei ein Volumen der Steuerkammer in Bezug auf die Position des Steuerkörpers variabel ist, und ein Steuerkammerventil mit einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand zum Regulieren eines Drucks in der Steuerkammer, wobei der Zustand des Steuerkammerventils durch eine Auslösevorrichtung bestimmt wird. Auf diese Weise wird ein effizienter Mechanismus zur Reinigung eines Vorfilters bereitgestellt, der in der Lage ist, eine Ansaugleitung während der Reinigung abzudichten, so dass die Ansaugung durch einen anderen Vorfilter während der Vorfilterreinigungsperiode fortgesetzt werden kann (aufgrund des Schließens des Durchgangs zwischen der Niederdruckseite der Ventilanordnung und der Ansaugleitung). Der Mechanismus funktioniert nach dem Prinzip der Druckunterschiede, was bedeutet, dass keine starken Aktuatoren erforderlich sind, um die Druckunterschiede im System zu überwinden. Die Ventilanordnung ist schnell in dem Sinne, dass sie in der Lage ist, sich schnell zu öffnen, um den Luftumkehrstrom zu erzeugen, was ein Vorteil ist, da es die Filterreinigungswirkung verbessert.
Der auf diese Weise erzeugte Luftrückstrom zur Reinigung des Filters drückt den angesammelten Staub von der Filterwand weg und reinigt so den Filter. Der Luftrückstrom erfolgt vorzugsweise schlagartig und impulsartig, kann aber in einigen Fällen einige Sekunden lang anhalten, in den meisten Fällen unter 10 bis 15 Sekunden.
Gemäß einigen Aspekten ist die Steuerkammer über einen Verbindungskanal, der mit einer Verbindungskanalöffnung konfiguriert ist, mit der Niederdruckseite strömungstechnisch verbunden, und das Steuerkammerventil ist mit einer Öffnung konfiguriert, die größer ist als die Verbindungskanalöffnung, so dass das Steuerkammerventil so ausgebildet ist, dass es den Verbindungskanal im geöffneten Zustand überwindet.
Die Auslösevorrichtung kann auch eine manuelle Steuervorrichtung umfassen, die das Steuerkammerventil in den offenen Zustand zwingt, wie z. B. einen Knopf, einen Schalter oder ähnliches. Auf diese Weise wird eine einfache und effiziente Auslösevorrichtung bereitgestellt. Die Auslösevorrichtung kann auch, in Kombination mit dem manuellen Auslöser oder als Alternative, eine elektrisch betätigte Steuervorrichtung umfassen, die so ausgebildet ist, dass sie das Steuerkammerventil als Reaktion auf ein kabelgebundenes oder kabelloses Steuersignal in den offenen Zustand zwingt. Diese elektrisch betätigte Steuervorrichtung kann vorteilhaft zur Automatisierung des Reinigungsprozesses eingesetzt werden. Die elektrisch betätigte Steuervorrichtung kann beispielsweise einen Elektromagneten umfassen, der so ausgebildet ist, dass er mit einem Element aus magnetischem Material wie Eisen oder einem Permanentmagneten an einem am Steuerkammerventil angebrachten Steuerhebel, d. h. einer Elektromagnetanordnung, in Eingriff kommt, um einen effizienten und reaktionsschnellen Auslösemechanismus bereitzustellen. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn es sich bei dem Element aus magnetischen Material um einen Dauermagneten mit einer bestimmten Polarität handelt; in diesem Fall kann der Elektromagnet so konfiguriert werden, dass er die Polarität umkehrt, um das Element aus magnetischem Material anzuziehen und abzustoßen. Auf diese Art kann die Magnetkraft sowohl für ein schnelles Öffnen, als auch ein schnelles Schließen genutzt werden, was vorteilhaft ist. Die elektrisch betätigte Steuervorrichtung ist vorteilhafterweise von einer Art Dichtung umschlossen, um zu verhindern, dass Fremdkörper mit den Teilen der Steuervorrichtung in Berührung kommen, wie z. B. Metallstaub, der sich auf dem Elektromagneten und/oder dem Permanentmagneten ansammelt.
Das Steuerkammerventil ist vorzugsweise mit einer Öffnungsfläche ausgeführt, die mindestens doppelt so groß ist wie die Öffnungsfläche des Anschlusskanals, um eine effiziente Betätigung des Ventils zu ermöglichen. Das Steuerkammerventil kann z.B. mit einer kreisförmigen Öffnung mit einem Durchmesser zwischen 10 und 20 mm und vorzugsweise etwa 15 mm ausgebildet sein. Der Verbindungskanal kann mit einer kreisförmigen Öffnung mit einem Durchmesser zwischen 2 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 3 bis 4 mm, ausgeführt werden.
Die hier erörterten Staubabscheider umfassen vorzugsweise mindestens eine erste und eine zweite Ventilanordnung sowie eine Steuereinheit, die so ausgebildet ist, dass sie die Auslösevorrichtungen der ersten und der zweiten Ventilanordnung betätigt. Die Steuereinheit ist so ausgebildet, dass sie abwechselnd die Auslösevorrichtung der ersten Ventilanordnung und die der zweiten Ventilanordnung betätigt. Auf diese Weise kann die Steuereinheit so konfiguriert werden, dass sie die Filterreinigung automatisiert, indem sie wiederholt zwischen der Reinigung der verschiedenen Teile der Vorfilteranordnung wechselt, wodurch die Absaugung durch das System jederzeit aufrechterhalten und die Betriebszeit des Entstaubungssystems verlängert wird, da die Vorfilter regelmäßig gereinigt werden. Die verschiedenen die erste und zweite Ventilanordnung betreffenden Techniken können vorteilhaft mit dem oben beschriebenen geteilten Vorfilter kombiniert werden, können aber auch mit separaten Vorfiltern verwendet werden, die im gleichen Vorabscheiderbehälter angeordnet sind, d. h. ein Vorfilter für jede Ventilanordnung.
Die Steuereinheit kann auch so eingerichtet sein, dass sie die Auslösevorrichtung der ersten Ventilanordnung und der zweiten Ventilanordnung gleichzeitig, d. h. mit einer gewissen zeitlichen Überlappung, als Reaktion auf ein Vorabscheider-Ablasssignal betätigt. Dadurch steigt der Druck im Inneren des Vorabscheiderbehälters schnell an, so dass sich der Klappenmechanismus des Vorabscheiderbehälters kontrolliert öffnet, wodurch der Vorabscheiderbehälter des Staubabscheiders auf effiziente Weise in einen Staubbehälter entleert wird.
Eine besonders effiziente Entleerung des Vorabscheiderbehälters des Staubabscheiders wird erreicht, wenn der Staubabscheider einen Klappenmechanismus mit einer Öffnung, die einen Umfang hat, und mindestens drei längliche Verschlusselemente umfasst, die schwenkbar entlang des Umfangs an den jeweiligen Scharnierenden angebracht sind. Jedes Verschlusselement umfasst ein distales Ende, das gegenüber dem Scharnierende entlang der Erstreckungsrichtung des Verschlusselements angeordnet ist. Benachbarte Verschlusselemente, die entlang des Umfangs angeordnet sind, sind durch faltbare Verbindungselemente verbunden, die so ausgebildet sind, dass sie die distalen Enden zu einem gemeinsamen Schnittpunkt führen, der von einer Ebene der Öffnung beabstandet ist, wodurch die Verschlusselemente so ausgebildet sind, dass sie sich um die jeweiligen Scharnierenden in eine Position gegenseitiger Unterstützung falten, um den Klappenmechanismus zu schließen.
Ferner wird hier ein Staubabscheiderdeckel für einen Hochleistungsstaubabscheider offenbart. Der Deckel umfasst eine Ventilanordnung, die so konfiguriert ist, dass sie einen umgekehrten Luftstrom, vorzugsweise einen Luftimpuls, zum Reinigen eines Vorfilters der Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung erzeugt. Der Deckel des Staubabscheiders erstreckt sich in einer Deckelebene, und die Ventilanordnung umfasst einen Hauptventilverschlusskörper, der so ausgebildet ist, dass er sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position in einer Richtung quer oder sogar senkrecht zu der Deckelebene bewegt, wobei der Hauptventilverschlusskörper in der ersten Position so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang zwischen einer Umgebungsdruckseite und einer Niederdruckseite der Ventilanordnung abdichtet, und wobei der Hauptventilverschlusskörper in der zweiten Position so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang zwischen der Niederdruckseite der Ventilanordnung und einer Saugleitung abdichtet. Diese Anordnung ist sowohl effizient in Bezug auf die Filterreinigungsfähigkeit als auch gleichzeitig kompakt, was einen Vorteil darstellt. Dabei kann „quer zu“ in einigen Fällen als zwischen 45 und 90 Grad relativ zur Deckelebene interpretiert werden, wobei 90 Grad relativ zur Ebene normal zur Deckelebene ist.
Die Saugleitung ist vorzugsweise auf einer Vorfilterseite der Deckelebene angeordnet und umfasst einen Sitz, gegen den der Hauptventilverschlusskörper angeordnet ist, um den Durchgang zwischen der Niederdruckseite der Ventilanordnung und der Saugleitung abzudichten. In diesem Fall trennt der Hauptventilverschlusskörper den Sitz von der Deckelebene. Durch die Anordnung der Saugleitung auf der Vorfilterseite der Deckelebene oder sogar innerhalb des Vorfiltervolumens wird eine raumsparende Konstruktion erreicht. Die Saugleitung kann sich über eine Öffnungsebene des Vorfilters hinaus erstrecken.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf einen Staubabscheider, der mindestens eine erste und eine zweite Ventilanordnung sowie ein Vorfiltersystem mit mindestens einem ersten Teil und einem zweiten Teil umfasst, wobei die erste Ventilanordnung dem ersten Teil des Vorfiltersystems und die zweite Ventilanordnung dem zweiten Teil des Vorfiltersystems zugeordnet ist. Jede Ventilanordnung ist so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf die Betätigung einer entsprechenden Auslösevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Ventilanordnung in eine Vorfilterreinigungsposition bringt, einen umgekehrten Luftstrom zur Reinigung des zugehörigen Teils des Vorfiltersystems erzeugt. Die Betätigung der Ventilauslösevorrichtungen kann zeitlich überlappend erfolgen, um die erste und zweite Ventilanordnung gleichzeitig in die jeweilige Vorfilterreinigungsposition zu bringen. Auf diese Weise wird ein besonders starker Vorfilterreinigungseffekt erzielt, der auch dazu führt, dass der im Vorfiltertank befindliche Staub in einen Staubbehälter unterhalb des Tanks entsorgt wird. Durch das gleichzeitige Öffnen der beiden Ventile wird also eine Staubablassfunktion erreicht. Das Vorfiltersystem kann aus einem einzigen Vorfilter bestehen, der in einen ersten und einen zweiten Teil aufgeteilt ist, oder aus separaten Vorfiltern, die in demselben Vorabscheiderbehälter angeordnet sind.
Der Staubabscheider umfasst optional eine Steuereinheit, und die Auslösevorrichtungen können elektrisch betätigte Steuervorrichtungen umfassen. In diesem Fall kann die Steuereinheit so eingerichtet sein, dass sie die jeweiligen Auslösevorrichtungen der ersten und der zweiten Ventilanordnung mit der genannten zeitlichen Überlappung als Reaktion auf ein Vorabscheider-Ablasssignal betätigt. Auf diese Weise kann eine automatisierte Staubablassfunktion auf effiziente Weise realisiert werden. Die Steuereinheit kann so eingerichtet sein, dass sie die jeweiligen Auslösevorrichtungen der ersten und der zweiten Ventilanordnung als Reaktion auf das Vorabscheider-Ablasssignal synchron betätigt, um die Effizienz des Staubablasses zu optimieren.
Der Staubabscheider umfasst optional eine Steuereingabevorrichtung, z. B. eine Taste oder einen Schalter, die so ausgebildet ist, dass sie das Vorabscheider-Ablasssignal erzeugt, auf das die Steuereinheit reagiert und einen automatischen Ablassvorgang durchführt. Mit dieser Steuereingabevorrichtung kann ein Bediener den Entleerungsvorgang auslösen, wenn sich zu viel Staub im Filterbehälter angesammelt hat. Der Bediener kann die Steuereingabevorrichtung auch verwenden, wenn sich die Arbeitsaufgabe dem Ende zuneigt, um den Filtertank vom Staub zu befreien. Die Steuereinheit kann auch so eingerichtet werden, dass sie in regelmäßigen Abständen automatisch das Vorabscheider-Ablasssignal erzeugt und so eine automatische Staubentleerungsfunktion bereitstellt, die die Staubmenge im Filtertank innerhalb einer gewünschten Spanne hält.
Die Auslösevorrichtungen können natürlich auch Handsteuergeräte umfassen, die eine manuelle Betätigung der Ventilanordnungen ermöglichen. Die manuellen Betätigungseinrichtungen können mit oder ohne Steuereinheit und elektronisch betätigten Ventilanordnungen verwendet werden.
Generell sind alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe entsprechend ihrer gewöhnlichen Bedeutung auf dem technischen Gebiet auszulegen, sofern sie hier nicht ausdrücklich anders definiert sind. Alle Verweise auf „ein/eine/das/die/den Element, Vorrichtung, Bauteil, Mittel, Schritt usw.“ sind offen auszulegen und beziehen sich auf mindestens ein Element, eine Vorrichtung, ein Bauteil, ein Mittel, einen Schritt usw., sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die Schritte eines hier offengelegten Verfahrens oder Prozesses müssen nicht in der genauen Reihenfolge ausgeführt werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Studium der beigefügten Ansprüche und der folgenden Beschreibung deutlich. Der Fachmann erkennt, dass verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können, um andere als die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen zu schaffen, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, wobei

1A-B ein Beispiel für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung;
2A-F schematisch einen Vorfilter für einen Staubabscheider;
3A-C Beispiele von Vorfiltern mit unterschiedlichen Trennwänden;
4 ein Beispiel für die Vorfilterreinigung;
5A-B ein Beispiel für eine Ventilanordnung zur Vorfilterreinigung;
5C einen Reinigungsvorgang vor dem Filter;
6A-B ein Beispiel für einen Klappenmechanismus in geschlossener Stellung;
7A-B ein Beispiel für einen Klappenmechanismus in geöffneter Stellung;
8 ein Beispiel für eine Steuereinheit; und
9 schematisch ein Computerprogrammprodukt zeigen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen bestimmte Aspekte der Erfindung dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen und Aspekte beschränkt ausgelegt werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen beispielhaft dargestellt, damit diese Offenbarung sorgfältig und vollständig ist und dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist; vielmehr wird der Fachmann erkennen, dass viele Änderungen und Modifikationen im Rahmen der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können. Insbesondere können die hier erörterten unterschiedlichen Ventilanordnungen mit einer Vielzahl verschiedener Arten von Staubabscheidern verwendet werden, nicht nur mit den beispielhaft genannten Staubabscheiderausführungsformen.
Die 1A und 1 B zeigen ein Beispiel für eine Staubabscheidevorrichtung 100. Die Staubabscheidevorrichtung kann über einen Schlauch an einen (in 1 nicht dargestellten) Stauberzeuger angeschlossen werden, z. B. an eine Kernbohrmaschine, eine Bodenschleifmaschine, eine Betonsäge oder ähnliches. Der Staub und der Schlamm aus dem Stauberzeuger gelangen über einen Einlass 110 in den Staubabscheider. Nach dem Einlass, d. h. stromabwärts in Bezug auf die Luftstromrichtung in den Einlass 110, ist ein Vorabscheider 120 angeordnet. Der Vorabscheider kann aus einem Zyklon (oder: Zyklonabscheider, Fliehkraftabscheider) mit einem Vorfilter bestehen, um größere Schmutzpartikel aus dem partikelbeladenen Luftstrom, der in den Einlass 110 eintritt, abzuscheiden. Die größeren Schmutzpartikel können dann über einen Auslass 130 des Vorabscheiders 120 aufgefangen werden. Ein Klappenmechanismus 600, von dem ein Beispiel in Verbindung mit den 6A-B und 7A-B näher erläutert wird, ist so ausgebildet, dass er den Auslass 130 während des Betriebs schließt und sich bei einem Druckanstieg im Vorabscheider 120 öffnet, damit Staub und Schlamm aus dem Vorabscheider 120 abgeführt werden können. Im Normalbetrieb fängt der Vorabscheider 120 einen Großteil des anfallenden Staubs auf, der dann in einen Staubbehälter, z. B. einen Sack oder einen Eimer (in den 1A und 1B nicht dargestellt), abgeleitet wird. 1A zeigt auch den Deckel 101 des Staubabscheiders, der einen oberen Teil des Staubabscheiders 100 bildet. In 1B ist der Deckel 101 in einer geöffneten Wartungsposition dargestellt, in der der Vorfilter 200 im Vorabscheider 120 zugänglich ist. Dieser Beispieldeckel ist in seiner geschlossenen Stellung im Wesentlichen eben. Das bedeutet, dass sich der Deckel 101 hauptsächlich in einer Deckelebene 102 erstreckt, wie in 1A dargestellt, und eine Höhe h hat (gemessen in vertikaler Richtung, wenn sich der Staubabscheider 100 in der normalen Betriebsposition befindet, wie in den 1A und 1B dargestellt), die deutlich geringer ist als seine Breite w und Tiefe d. Ein Vorteil eines ebenen Deckels ist, dass er nicht die Höhe des Staubabscheiders 100 vergrößert. Es wird darauf hingewiesen, dass der Deckel in dem Sinne fortschrittlich ist, dass er sowohl Ventilvorrichtungen zum Reinigen des Vorabscheiderfilters 200 als auch Saugleitungen 140 umfasst, die einstückig mit dem Deckel ausgebildet sind. Auf die Ventilvorrichtungen und die Saugleitung wird im Folgenden näher eingegangen.
Der Vorabscheider 120 kann auch als Zyklon, Zyklontank oder Filtertank bezeichnet werden. Wie bereits erwähnt, sind die hier erörterten Klappenmechanismen 600 bei den meisten Staubabscheidern für den industriellen Einsatz anwendbar und müssen nicht zum Abdichten eines Vorabscheiders ausgebildet werden. Vielmehr können die Klappenmechanismen zur Abdichtung jedes Filtertankaufbaus von Staubabscheidern verwendet werden.
Der Luftstrom fließt vom Vorabscheider 120 über einen oder mehrere im Deckel 101 ausgebildete Ansaugkanäle 140 in einen oder mehrere essentielle Filter (in den 1A und 1B nicht dargestellt). Ein essentieller Filter ist ein Feinfilter (feiner als der Vorfilter), der strenge Anforderungen an die Filterfunktion erfüllen soll. Ein solcher essentieller Filter kann z. B. ein HEPA-Filter (high efficiency particulate air filter) sein, es können aber auch andere Luftfilter verwendet werden. Der Begriff „essentieller Filter“ („essential filter“) wird häufig auf dem technischen Gebiet der Nass- und Trockenstaubabscheider verwendet, siehe z. B. die europäische Norm EN 60335-2-69, August 2012, in der der Begriff „essential filter“ verwendet wird.
Eine Gebläseanordnung 150 ist stromabwärts von dem Vorabscheider 120 und auch stromabwärts von dem einen oder den mehreren essentiellen Filtern angeordnet. Die Gebläseanordnung erzeugt eine Saugkraft oder ein Vakuum, das den partikelbeladenen Luftstrom durch den Einlass 110, am Vorabscheider 120 vorbei und durch den einen oder die mehreren essentiellen Filter ansaugt. Der Unterdruck oder das Vakuumniveau gibt an, wie weit der Druck im Luftstrom unter einem Referenzdruckniveau, z. B. dem atmosphärischen Druck, liegt.
Es ist erwünscht, den Vorfilter im Vorabscheider regelmäßig zu reinigen. Es sind Mechanismen bekannt, die dies mit Hilfe eines umgekehrten Luftstroms erreichen. Einige dieser Mechanismen verwenden mehr als einen separaten Vorfilter, so dass einer der Filter gereinigt werden kann, während der andere Filter zur Aufrechterhaltung der Absaugung durch den Einlass verwendet wird. Der Staubabscheider 100 umfasst einen Vorfilter 200, der in den 2A-F näher dargestellt ist. Dieser Vorfilter 200 umfasst eine Filteröffnung 210, d. h. eine Öffnung, aus der ein Luftstrom auf der Reinseite des Filters austreten kann, und eine Filterseitenwand 220. Die Seitenwand 220 ist so ausgebildet, dass ein Luftstrom die Seitenwand passieren kann und zumindest ein Teil der Partikel daran gehindert wird, die Seitenwand zu passieren, d. h. die Filterseitenwand ist in bekannter Weise aus einer Art Filtermaterial hergestellt. Ein Luftstrom aus dem Vorabscheider 120 kann von einer verunreinigten Seite des Vorfilters 200 (außerhalb der Filterwand 220) zur reinen Seite des Vorfilters (innerhalb der Filterwand 220) eintreten, wobei der meiste Staub im Vorabscheider verbleibt, wo er über den Klappenmechanismus 600 in einem Staubbehälter gesammelt werden kann. Der vorgefilterte Luftstrom mit geringerer Verschmutzung wird dann weiter zu dem oder den Hauptfiltern des Staubabscheiders 100 geleitet, bevor er den Staubabscheider verlässt. Insbesondere die Filterseitenwand 220 des beispielhaften Vorfilters 200 erstreckt sich von der Filteröffnung 210 weg und verjüngt sich nach innen zu einer Mittelachse 260 des Filters 200, um ein Filterinnenvolumen V zu definieren. An der Filterseitenwand haftender Staub, der einem Luftumkehrstrom, d. h. einem Luftstrom aus dem Filterinneren durch die Filterseitenwand nach außen, ausgesetzt ist, wird durch die Schwerkraft von der Seitenwand „abfallen“, wenn der Filter in aufrechter Position (mit der Öffnung senkrecht nach oben) verwendet wird. Die Filterseitenwand 220 kann zum Beispiel eine konische (kegelförmige) oder kegelstumpfförmige Form haben, wie in den 2A-D dargestellt, die sich zur Filtermitte hin verjüngt, obwohl auch andere verjüngte Formen möglich sind. Eine pyramiden- oder pyramidenstumpfförmige Form würde ebenfalls einen ähnlichen technischen Effekt haben. Die hier beschriebenen Vorfilter 200 unterscheiden sich somit von zylindrischen Seitenwand-Vorfiltern, bei denen sich die Seitenwände nicht nach innen verjüngen, sondern in vertikaler Richtung verlaufen. Die vertikale Richtung bezieht sich hier auf die Position des Vorfilters 200 im Gebrauch, wie in 1B dargestellt, wo die Filteröffnung 210 in vertikaler Richtung nach oben zeigt.
Die Filterseitenwand 220 bildet vorzugsweise einen Winkel a, wie in 2D dargestellt, in Bezug auf eine Mittelachse des Vorfilters 260 zwischen 10 und 30 Grad, vorzugsweise etwa 20 Grad.
Der Vorfilter 200 ist auch so ausgebildet, dass er eine Trennwand 230 im Filterinnenvolumen V in Position hält, um das Filterinnenvolumen V und optional auch die Filteröffnung 210 in mindestens zwei Teile zu unterteilen. Die beispielhafte Trennwand in den 2A-D unterteilt das Filterinnenvolumen V in zwei gleiche Hälften, so dass aus einer einzigen Filtereinheit effektiv eine doppelte Filterfunktion entsteht. Dies ist von Vorteil, da nur ein einziger Filter gewartet und ausgetauscht werden muss, im Gegensatz zur Verwendung von separaten Filtern, wie sie in der Technik üblich ist. Durch die Seitenwand 230 kann in einer Filterhälfte ein Luftumkehrstromerzeugt werden, ohne den Luftstrom durch die andere Filterhälfte zu beeinträchtigen. Auf diese Weise können die beiden Filterhälften abwechselnd nacheinander abgereinigt werden, wobei der Staubabscheidbetrieb aufrechterhalten wird, was ein Vorteil ist. Der Vorfilter 200 lässt sich leichter ausbauen, als wenn zwei oder mehr getrennte Filter verwendet worden wären. Für den Fall, dass die Seitenwand die Filteröffnung nicht in mindestens zwei Teile teilt, z. B. weil die Seitenwand nicht bis zur Öffnung reicht, kann im Deckel des Staubabscheiders eine ergänzende Trennwand ausgebildet werden, die sich bis in den Vorfilter hinein erstreckt und in die Seitenwand eingreift.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Seitenwände so konfiguriert werden können, dass sie das Innere des Vorfilters in mehr als zwei Teile unterteilen, wodurch ein Filter mit einem inneren Filtervolumen erhalten wird, das in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt ist, d. h. zwei oder mehr Kammern, die von derselben Seitenwand 220 umschlossen werden. Einige Beispielseitenwände sind in den 3A-C dargestellt, wobei die Beispielsseitenwandkonfiguration in den 3A und 3B das Vorfilterinnenvolumen in drei Teile unterteilt und das Beispiel in 3C das Vorfilterinnenvolumen in vier Teile unterteilt. Die Teile müssen nicht das gleiche Volumen haben, obwohl es vorzuziehen ist, in allen Teilen eine gleichwertige Filtercharakteristik beizubehalten, d. h. eine Luftdurchlässigkeit, die für alle Teile in etwa gleich ist. Es ist zu beachten, dass unterschiedlich geformte Seitenwände mit der gleichen Basis-Seitenwand verwendet werden können. Auf diese Weise kann die Anzahl der Filter-Innenteile in Abhängigkeit von der Staubabscheider angepasst werden. Einige Staubabscheider können für die Verwendung mit einem einzigen Vorfilter ausgelegt sein; in diesem Fall wird keine Seitenwand verwendet.
Der Vorfilter 200 umfasst optional ein Rotationsführungselement 300, 310, 320, wie in den 3A-C dargestellt. Dieses Rotationsführungselement ist so ausgebildet, dass es eine axiale Drehung R (um die Mittelachse 260) des Vorfilters 200 führt, wenn dieser in einen Staubabscheider 100 eingesetzt ist, so dass z. B. die elastischen Dichtungen am Vorfilter korrekt in passende Abschnitte 103 des Deckels 101 eingreifen, um einen luftdichten Vorabscheiderbehälter 120 zu bilden, einschließlich getrennter Vorfilterteile. Mit anderen Worten, das Rotationsführungselement 300, 310, 320 am Vorfilter 200 stellt sicher, dass der Filter korrekt gedreht wird, so dass die verschiedenen Filterteile und Dichtungen korrekt ausgerichtet sind. Das Rotationsführungselement kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, z. B. als Vorsprung im Filterrand 300, als Kerbe oder Aussparung im Filterrand 310 oder als Katzenohren 320 an der Außenseite des Filters. Möglich ist auch eine optische Anzeige, d. h. eine Markierung auf dem Vorfilter 200, die seine Drehung um die Mittelachse 260 anzeigt. Diese Markierung kann dann mit einer entsprechenden Markierung am Staubabscheider 100 versehen werden, so dass eine korrekte Drehung des Vorfilters gewährleistet werden kann.
Der Deckel des Staubabscheiders 101 kann auch so gestaltet werden, dass er nur geschlossen werden kann, wenn der Vorfilter die richtige Drehung aufweist. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Beispielsweise kann am Vorfilter ein Vorsprung angebracht werden, der verhindert, dass der Vorfilter ganz in den Aufnahmeteil des Vorabscheiders 120 eingeführt werden kann. Der Vorfilter stört dann den Deckel und verhindert, dass er sich schließt, solange der Vorsprung nicht in die entsprechende Aussparung im Staubabscheider 100 eingedrungen ist, so dass der Vorfilter vollständig in den Vorabscheider 120 des Staubabscheiders 100 eingesetzt werden kann. Diese Art der Anordnung wird oft als Poka-Yoke-Funktion bezeichnet, da sie eine fehlerhafte Handhabung der Filteranlage verhindert.
Die Trennwand 230 kann in einigen Fällen relativ großen Kräften ausgesetzt sein, insbesondere während der Filterreinigung, wenn sich die Drücke in den verschiedenen Teilen des Vorfilters schnell ändern. Die Trennwand 230 umfasst daher optional eine Verstärkungsstruktur, die so gestaltet ist, dass sie einer Verformung der Trennwand 230 widersteht, wie z. B. Rippen und/oder eine Art von Wabenstruktur.
Gemäß einigen Aspekten haben die Abschnitte der Filterseitenwand 220, die den mindestens zwei Teilen zugeordnet sind, unterschiedliche Filtereigenschaften. Dies bedeutet, dass der Teil der Filterseitenwand, der den ersten Teil des Vorfilters begrenzt, eine andere Filtercharakteristik aufweist als ein Teil der Filterseitenwand, der einen zweiten Teil des Vorfilters begrenzt. Ein Teil des Vorfilters kann beispielsweise so gestaltet sein, dass er sich im Vergleich zu einem anderen Filterteil leichter reinigen lässt. Ein Filterteil kann auch eine höhere Permeabilität aufweisen als der andere Filterteil. Gemäß einigen Aspekten erstreckt sich eine erste elastische Dichtung 240 um einen Rand der Filteröffnung 210 und eine zweite elastische Dichtung 250 ist an einem Rand der Trennwand 230 ausgebildet, die die Filteröffnung 210 in mindestens zwei Teile teilt. Diese elastischen Dichtungen greifen in passende Abschnitte 103 des Deckels 101 ein, um einen luftdichten Vorabscheiderbehälter 120 zu bilden. Wenn sich der Deckel 101 in seiner geschlossenen Position befindet, wirkt der Vorfilter 200 somit wie zwei getrennte Filter, wobei jeweils ein Vorfilterteil gereinigt werden kann, ohne die Funktion des anderen Vorfilterteils wesentlich zu beeinträchtigen.
Einem Beispiel zufolge ist die Trennwand 230 fest im Filterinnenvolumen V angebracht. Mit anderen Worten, die Trennwand 230 kann einstückig mit dem Rest des Vorfilters 200 ausgebildet sein, vorzugsweise aus einem nicht luftdurchlässigen Material wie Kunststoff. Die Trennwand kann jedoch auch eine geringe Luftmenge zwischen den verschiedenen Vorfilterabschnitten durchlassen, ohne die Funktion des gesamten Entstaubungssystems wesentlich zu beeinträchtigen.
Nach einem anderen Beispiel weist der Vorfilter 200 eine Nut 270 auf, die zur Aufnahme und zum lösbaren Halten der Trennwand 230 im Filterinnenvolumen V ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass ein und derselbe Filter mit mehr als einer Art von Staubabscheidern verwendet werden kann. Da die Trennwand aus einem nicht luftdurchlässigen Material besteht, kann sie natürlich für mehr als einen Vorfilter wiederverwendet werden.
Die Filteröffnung 210 des in den 2A-F dargestellten Beispiels eines Vorfilters 200 ist scheibenförmig, und die Trennwand 230 ist planar. Das bedeutet, dass die Trennwand das Filterinnenvolumen V in zwei Teile und die Filteröffnung 210 in einen ersten und einen zweiten halbscheibenförmigen Teil untertei lt.
2D zeigt einige Beispielabmessungen für einen Vorfilter, der für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung geeignet ist. In diesem Beispiel beträgt die Höhe H des Filters, gemessen entlang der Mittelachse 260, zwischen 300 und 400 mm, vorzugsweise etwa 345 mm. Die Dicke W der Filterseitenwand 210 liegt zwischen 20 und 40 mm, vorzugsweise bei etwa 30 mm.
4 zeigt eine beispielhafte Ventilanordnung für einen Staubabscheider 100 mit dem Vorfilter 200. Es wird jedoch auch darauf hingewiesen, dass dieselbe Ventilanordnung in einer Konstruktion mit mehreren separaten Vorfiltern verwendet werden kann, z. B. mit zwei oder mehr separaten zylindrischen Vorfiltern, die in demselben Vorabscheiderbehälter angeordnet sind.
In dieser Anordnung sind zwei separate Ventile 400 in den jeweiligen Teilen des Vorfilters 200 zur Reinigung der Filterteile ausgebildet. Besonders hervorzuheben ist die raumsparende Anordnung der Ventile und der Absaugkanäle 140. Die Ventilanordnung 400 ist jeweils in den Deckel 101 integriert und erstreckt sich von der Deckelebene 102 weg in das Innere des Staubabscheiders. Die Absaugkanäle 140 sind zumindest teilweise in den Vorfilterinnenvolumina V ausgebildet, wodurch die Bauhöhe des Staubabscheiders reduziert wird.
Jede Ventilanordnung 400 ist so konfiguriert, dass sie einen umgekehrten Luftstrom zur Reinigung eines entsprechenden Teils des Vorfilters 200 erzeugt. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Ventilanordnungen auch einzeln verwendet werden können, d. h. zur Reinigung von Vorfilteranordnungen in Staubabscheidern, die nur einen einzigen Vorfilter oder einen Vorfilter ohne Trennwand umfassen. Jede der in 4 dargestellten Ventilanordnungen 400 umfasst einen Hauptventilverschlusskörper 410, der so ausgebildet ist, dass er sich zwischen einer ersten Position 420 und einer zweiten Position 430 bewegt, wobei der Hauptventilverschlusskörper 410 in der ersten Position 420 so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang 440 zwischen einer Umgebungsdruckseite P2 und einer Niederdruckseite P3 der Ventilanordnung 400 abdichtet, und wobei der Hauptventilverschlusskörper 410 in der zweiten Position 430 so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang 450 zwischen der Niederdruckseite P3 der Ventilanordnung 400 und einer Saugleitung 140, P4 abdichtet. In diesem Beispiel ist die erste Position 420 mit einem Sitz 415 verbunden, gegen den der Hauptventilverschlusskörper 410 den Durchgang 440 zwischen der Umgebungsdruckseite P2 und der Niederdruckseite P3 der Ventilanordnung 400 abdichtet, während die zweite Position 430 mit einem Sitz 145 verbunden ist, gegen den der Hauptventilverschlusskörper 410 den Durchgang 450 zwischen der Niederdruckseite P3 der Ventilanordnung 400 und der Saugleitung 140 abdichtet. Es ist zu beachten, dass die Saugleitung 140 zumindest teilweise im Inneren des Vorfilters angeordnet ist und dass der Sitz 145 für den Hauptventilverschlusskörper an der Öffnung der Saugleitung 140 ausgebildet ist, um eine platzsparende Anordnung zu bilden.
Unter Bezugnahme auf die 1A-B, 4 und die 5A-B wird hier ein Staubabscheiderdeckel 101 für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung 100 offenbart, der eine Ventilanordnung 400 umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie einen Rückstrom von Luft zur Reinigung eines Vorfilters 200 der Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung 100 erzeugt, wobei sich der Staubabscheiderdeckel 101 in einer Deckelebene 102 erstreckt. Die Ventilanordnung 400 ist in den Deckel 101 integriert und umfasst einen Hauptventilverschlusskörper 410, der so ausgebildet ist, dass er sich zwischen einer ersten Position 420 und einer zweiten Position 430 in einer Richtung quer oder sogar senkrecht zu der Deckelebene 102 bewegt, wobei in der ersten Position 420, der Hauptventilverschlusskörper 410 so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang 440 zwischen einer Umgebungsdruckseite P2 und einer Niederdruckseite P3 der Ventilanordnung 400 abdichtet, und wobei in der zweiten Position 430 der Hauptventilverschlusskörper 410 so ausgebildet ist, dass er einen Durchgang 450 zwischen der Niederdruckseite P3 der Ventilanordnung 400 und einer Saugleitung 140, P4 abdichtet.
In Bezug auf z. B. die 5A-B ist die Saugleitung 140 auf einer Vorfilterseite der Deckelebene 102 angeordnet, d. h. der Ebene, in der sich der Staubabscheiderdeckel 101 erstreckt. Die Saugleitung 140 umfasst einen Sitz 145, gegen den der Hauptventilverschlusskörper 410 angeordnet ist, um den Durchgang 450 zwischen der Niederdruckseite P3 der Ventilanordnung 400 und der Saugleitung 140 abzudichten. Um den Durchgang abzudichten, wird der Hauptventilverschlusskörper 410 nach unten, weg von der Deckelebene 102 und hin zum Sitz 145 bewegt. Dadurch trennt der Hauptventilverschlusskörper 410 den Sitz 145 von der Deckelebene 102 und auch von den meisten anderen Teilen des Deckels 102.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass sich die Saugleitung 140 über eine Öffnungsebene des Vorfilters 200 hinaus, d. h. in den Vorfilter 200 hinein erstreckt. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Konstruktion in Bezug auf die Bauhöhe, d. h. es ist eine platzsparende Möglichkeit, einen Deckel 101 für einen Hochleistungsstaubabscheider 100 zu konstruieren.
Die Ventilanordnung 400 umfasst auch einen Steuerkörper 460, der mit dem Hauptventilverschlusskörper 410 verbunden ist, so dass eine Position des Hauptventilverschlusskörpers 410 durch eine Position des Steuerkörpers 460 bestimmt wird. Mit anderen Worten: Wenn sich der Steuerkörper 460 bewegt, bewegt sich auch der Hauptventilverschlusskörper 410. Es ist zu beachten, dass diese Bewegung in der normalen Betriebsposition vertikal ist, d. h. normal in Bezug auf eine Ebene des Hauptventilverschlusskörpers 410, aber diese genaue Konfiguration ist für die Funktion der Anordnung nicht unbedingt erforderlich. Die Position des Hauptventilverschlusskörpers 410 kann durch die Position des Steuerkörpers 460 auf viele verschiedene Arten bestimmt werden, z. B. über eine Hebelanordnung, über Draht oder durch eine andere Form der mechanischen Verbindung. Zur Steuerung der Position des Steuerkörpers 460 kann auch ein elektrisches oder elektromechanisches Stellglied verwendet werden, z. B. ein Magnet oder Elektromagnet. Ein elastisches Element, z. B. eine Feder 490, kann so ausgebildet werden, dass es den Hauptventilverschlusskörper 410 in die erste Position 420 vorspannt.
Der Mechanismus in 4 nutzt den Differenzluftdruck zur Betätigung des Ventilmechanismus. Im Beispiel von 4 wird eine Steuerkammer 461 teilweise durch den Steuerkörper 460 begrenzt, und ein Volumen der Steuerkammer 461 ist in Abhängigkeit von der Position des Steuerkörpers 460 veränderbar. Es gibt auch ein Steuerkammerventil 462 mit einem offenen und einem geschlossenen Zustand zur Regulierung eines Drucks P1 in der Steuerkammer. So kann durch eine Druckänderung in der Steuerkammer der Steuerkörper in Bewegung gesetzt werden, was eine entsprechende Bewegung des Hauptventilverschlusskörpers 410 bewirkt. Der Zustand des Steuerkammerventils 462 wird durch eine Auslösevorrichtung 470, 480 bestimmt, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.
Im Beispiel der 4 und der 5A-B ist die Steuerkammer 461 ein Raum, der durch eine elastische Membran verschlossen ist, die sich auf und ab bewegen kann, um das Volumen der Steuerkammer zu begrenzen oder zu erweitern (obwohl dies in den Zeichnungen nicht genau dargestellt ist). Das Volumen der Steuerkammer 461 ist daher in Abhängigkeit von der Position des Steuerkörpers 460 variabel. Andere Möglichkeiten, diese Art von Steuerkammer zu realisieren, wären z. B. eine Zylinder- und Kolbenanordnung oder eine Ballonanordnung.
Wenn der Druck P1 innerhalb der Steuerkammer 461 kleiner ist als der Druck P2 außerhalb der Steuerkammer 461, bewegt sich der Steuerkörper 460, um das Volumen in der Steuerkammer 461 zu begrenzen (siehe 4). Diese Bewegung zieht auch den Hauptventilsteuerkörper 410 in die Dichtungsposition 420, da aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Niederdruckseite P3 und der Hochdruckseite P2 eine geringere Gegenkraft auf den Hauptventilsteuerkörper 410 wirkt.
Wenn das Steuerkammerventil 462 geöffnet wird, um den Druck in der Steuerkammer 461 zu erhöhen, z. B. von einem Maschinenbetriebsdruck auf Atmosphärendruck, wird der Hauptventilsteuerkörper in die nicht dichtende Position 430 verschoben und dichtet nun stattdessen die Saugleitung ab, zumindest teilweise dadurch, dass er gegen die Öffnung der Saugleitung gesaugt wird (da der Druck P4 kleiner ist als der Druck P3). Die wirksame Fläche des Steuerkörpers 460 kann größer als eine wirksame Fläche des Hauptventilsteuerkörpers 410 ausgebildet sein.
Gemäß einigen Aspekten ist die Steuerkammer 461 über einen Verbindungskanal 463, der mit einer Verbindungskanalöffnung 464 versehen ist, mit der Niederdruckseite P3 strömungstechnisch verbunden, und das Steuerkammerventil 462 ist mit einer Öffnung versehen, die größer ist als die Verbindungskanalöffnung 464, so dass das Steuerkammerventil 462 so ausgebildet ist, dass es im offenen Zustand den Verbindungskanal 463 überwindet.
Die in den 5A-B dargestellte Ventilanordnung 400 unterscheidet sich von bekannten Ventilanordnungen auch darin, wie der Druck P1 in der Steuerkammer 461 geregelt wird, um den Luftimpuls zur Reinigung des Luftfilters auszulösen. Die Ventilanordnung 400 umfasst einen Verbindungskanal 463, der die Steuerkammer 461 mit der Niederdruckseite P3 fluidisch verbindet. Der Verbindungskanal 463 ist eine relativ schmale Leitung, die sich von der Niederdruckseite P3 in die Steuerkammer 461 erstreckt (die Verbindungskanalöffnung 464 mündet in die Steuerkammer 461, wie z. B. aus 10A zu entnehmen ist).
So wird bei Betrieb des Staubabscheiders ständig Luft aus der Steuerkammer 461 über den Verbindungskanal 463 zur Niederdruckseite P3 abgesaugt. Dadurch wird in der Steuerkammer 461 ein Unterdruck erzeugt, solange sich das Steuerkammerventil 462 im geschlossenen Zustand befindet. Das Steuerkammerventil 462 ist mit einer Öffnung ausgebildet, die größer ist als die Öffnung 464 des Anschlusskanals 463, so dass das Steuerkammerventil im geöffneten Zustand die Anschlusskanalöffnung 464 überwinden kann. In diesem Zusammenhang bedeutet „überwinden“, dass der Druck im Inneren der Steuerkammer ansteigt, wenn das Steuerkammerventil 462 geöffnet ist, obwohl der Verbindungskanal 463 die Steuerkammer ständig mit der Niederdruckseite P3 verbindet. Es wird angemerkt, dass der Verbindungskanal 463 nicht geschlossen wird, wenn der Luftimpuls ausgelöst wird, was bedeutet, dass kein komplexes Drei-Wege-Ventil oder dergleichen wie in WO 2017/025305 erforderlich ist.
Beispielsweise kann der Durchmesser der Öffnung des Steuerkammerventils 462 bei einer kreisförmigen Öffnung in der Größenordnung von 15 mm liegen, was einer Fläche von etwa 175 mm² entspricht. Diese große Öffnung übertrifft leicht eine Öffnung des Verbindungskanals 464, die bei einer kreisförmigen Öffnung in der Größenordnung von 3 bis 4 mm im Durchmesser liegen kann, was einer Fläche von 7 bis 13 mm² entspricht.
Es versteht sich von selbst, dass die Öffnungen des Steuerkammerventils 462 und des Verbindungskanals 464 nicht kreisförmig oder gar regelmäßig geformt sein müssen. Es ist die Öffnungsfläche, die wichtig ist, damit das Steuerkammerventil 462 den Verbindungskanal 464 überwinden kann. Eine Öffnung des Steuerkammerventils 462, die etwa die zweifache Fläche aufweist, kann ausreichend sein, obwohl ein größerer Unterschied bevorzugt werden kann, z. B. zehnmal größer oder mehr. Je größer der Unterschied in der Öffnung ist, desto schneller ist die Reaktion auf den Auslöser. Eine zu große Öffnung des Steuerkammerventils kann jedoch zu strukturellen Schwierigkeiten führen.
Wenn das Steuerkammerventil 462 in den geöffneten Zustand übergeht, steigt der Druck in der Steuerkammer aufgrund der offenen Verbindung zum Atmosphärendruck schnell an, d. h. der Druck in der Steuerkammer geht schnell von einem Maschinenbetriebsdruck auf den Atmosphärendruck über. Die druckmindernde Wirkung des Verbindungskanals wird überwunden, und der Hauptventilsteuerkörper wird daher in die nicht dichtende Stellung 430 verschoben, wodurch der Rückstrom von Luft, vorzugsweise der Luftimpuls, zur Reinigung des Filters erzeugt wird.
Die Auslösevorrichtung kann eine manuelle Steuervorrichtung 470 umfassen, die so ausgebildet ist, dass sie das Steuerkammerventil 462 in den offenen Zustand zwingt, wie z. B. die in den 5A und 5B dargestellte Taste. Mit dieser Taste kann die Filterreinigung bei Bedarf auf bequeme Weise ausgelöst werden.
Wie in 1 dargestellt, kann der Staubabscheider 100 auch eine Steuereinheit 160 umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie verschiedene Steuerungsmaßnahmen durchführt, wie z. B. die Überwachung der Druckwerte an verschiedenen Stellen im Staubabscheider 100 und die Steuerung der Gebläseanordnung 150. Die Steuereinheit 160 kann auch so konfiguriert sein, dass sie eine oder mehrere Ventilanordnungen des Staubabscheiders steuert, wie im Folgenden noch erläutert wird. Eine Anzeigeeinheit 170 kann als Mittel zur Interaktion mit einem Benutzer des Staubabscheiders konfiguriert werden. Diese Anzeigeeinheit 170 kann Eingabemittel umfassen, die es dem Benutzer ermöglichen, verschiedene Funktionen des Staubabscheiders auszulösen, z. B. einen Vorfilterreinigungsvorgang oder einen Vorfilterablassvorgang auszulösen, bei dem Staub und Schlamm aus dem Vorabscheider 120 in einen Staubbehälter unterhalb des Vorabscheiders abgeführt werden. Die Staubabscheider kann auch spezielle Steuereingabegeräte umfassen, die über Kabel oder kabellos mit der Steuereinheit 160 verbunden sind. Es kann z. B. eine Taste oder ein Schalter für den Staubablass, eine Taste oder ein Schalter für die Filterreinigung usw. vorhanden sein.
Gemäß einigen Aspekten umfasst die Auslösevorrichtung eine elektrisch betätigte Steuervorrichtung 480, die so ausgebildet ist, dass sie das Steuerkammerventil 462 als Reaktion auf ein kabelgebundenes oder kabelloses Steuersignal in den offenen Zustand zwingt. Im Beispiel der 5A und 5B ist diese elektrisch betätigte Steuervorrichtung 480 ein Elektromagnet, der so ausgebildet ist, dass er mit einem Element aus magnetischem Material 485 (z. B. Eisen, Stahl oder einem Permanentmagneten) an einem am Steuerkammerventil 462 angebrachten Steuerhebel, d. h. einer Magnetanordnung, in Eingriff kommt. Auf diese Weise kann ein Steuerstrom in dem Elektromagneten zum Fließen gebracht werden, wodurch das Element aus magnetischem Material 485 in Richtung der elektrisch betätigten Steuervorrichtung 480 gezogen wird, um den Hebel zu betätigen, der wiederum das Steuerkammerventil 462 öffnet.
Gemäß einigen Aspekten sind die elektrisch betätigte Steuervorrichtung 480 (und das Element aus magnetischem Material 485, falls vorhanden) durch eine Dichtung vom Rest des Staubabscheiders und insbesondere von der Umgebung abgeschlossen. So ist die elektrisch betätigte Steuervorrichtung 480 optional von einer Dichtung umschlossen, die verhindert, dass Fremdpartikel aus der Umgebung und aus dem Vorabscheiderbehälter die Leistung der Steuervorrichtung beeinträchtigen oder sogar eine Fehlfunktion verursachen. Diese Dichtung verhindert z. B., dass Fremdpartikel wie Eisenstaub zwischen die elektrisch betätigte Steuervorrichtung 480 und das Magnetmaterialelement 485 eindringen, was die Leistung der Steuervorrichtung 480 verringert. Die Dichtung kann aus einem Faltenbalg oder ähnlichem bestehen, der die elektrisch betätigte Steuervorrichtung 480 und das Element aus magnetischem Material 485 umschließt, oder aus einem Zylinder, der ein abgedichtetes Innenvolumen definiert, in dem die Steuervorrichtung 480 arbeitet. Natürlich kann auch ein hermetisch abgedichteter Elektromagnet als elektrisch betätigte Steuervorrichtung 480 verwendet werden, wobei die Dichtung in die Steuervorrichtung integriert ist.
Das Element aus magnetischem Material 485 kann, wie oben erwähnt, aus Eisen oder Stahl bestehen. Weitere Vorteile können jedoch erzielt werden, wenn ein Dauermagnet mit einer bestimmten Polarität verwendet wird. In diesem Fall kann der Elektromagnet so konfiguriert werden, dass er die Polarität umkehrt, um das Element aus magnetischem Material 485 anzuziehen und abzustoßen. Dadurch wird das Öffnen und Schließen des Steuerkammerventils 462 beschleunigt, da es sich aufgrund der Anziehungskraft zwischen Elektromagnet und Dauermagnet relativ schnell öffnet. Das Schließen des Steuerkammerventils 462 erfolgt aufgrund der Abstoßungskraft zwischen Elektromagnet und Dauermagnet ebenfalls schnell, wenn der Strom im Elektromagneten umgekehrt wird. Natürlich kann auch ein Zwei-Wege-Magnet mit demselben technischen Effekt verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, kann die Niederdruckseite P3 einem Druck in einem Innenvolumen V des Vorfilters 200 zugeordnet werden, während die Umgebungsdruckseite P2 dem atmosphärischen Druck entspricht. Der Druck in der Saugleitung 140 liegt normalerweise unter dem Druck auf der Niederdruckseite P3, insbesondere während der Filterreinigung. Das Steuerkammerventil 462 ist vorzugsweise mit einer Öffnungsfläche ausgebildet, die mindestens doppelt so groß ist wie die Öffnungsfläche des Anschlusskanals 464. Beispielsweise kann das Steuerkammerventil 462 mit einer kreisförmigen Öffnung mit einem Durchmesser zwischen 10 und 20 mm, vorzugsweise etwa 15 mm, ausgebildet sein, und der Verbindungskanal 464 kann eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser zwischen 2 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 3 bis 4 mm, aufweisen.
Einige der hier beschriebenen Staubabscheider umfassen mehr als eine Vorfilterkammer, d. h. zwei oder mehr separate Vorfilter oder einen Vorfilter mit mehr als einer Innenkammer, wie in den 2A-D dargestellt. Dies liegt in erster Linie daran, dass bei Vorfiltersystemen mit mehr als einer Filterkammer eine Filterkammer gereinigt werden kann, während die andere zur Aufrechterhaltung des Sogs durch den Einlass 110 verwendet wird. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von zwei oder mehr Vorfilterkammern zur Aufrechterhaltung des Sogs auch während der Filterreinigung besteht darin, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass Feinstaub während der Turbulenzen, die bei der Vorfilterreinigung entstehen können, aus den essentiellen Filtern entweicht.
Unter Bezugnahme auf 5C umfasst der Staubabscheider 100 vorzugsweise mindestens eine erste und eine zweite Ventilanordnung 400 sowie eine Steuereinheit 160, die so ausgebildet ist, dass sie die Auslösevorrichtungen 480 der ersten und der zweiten Ventilanordnung betätigt. Die Steuereinheit 160 ist so ausgebildet, dass sie abwechselnd die Auslösevorrichtung 480 der ersten Ventilanordnung und der zweiten Ventilanordnung betätigt. Dies bedeutet, dass eines der Reinigungsventile zuerst betätigt wird (wodurch der jeweilige Hauptventilverschlusskörper 140 in die zweite Position 430 gebracht wird), gefolgt vom anderen und dann wieder vom ersten. Die Periodizität der Reinigungsvorgänge kann von Maschine zu Maschine unterschiedlich sein, und normalerweise werden beide Filterkammern parallel betrieben. Der Filterreinigungsvorgang kann auch darin bestehen, dass beide Ventilanordnungen in die zweite Stellung, d. h. die Vorfilterreinigungsstellung, gebracht werden, wie in 5C durch den Vorgang 500 gegen Ende der Zeitachse dargestellt. In diesem Fall werden beide Teile des Vorfilters 200 zum Atmosphärendruck hin geöffnet, was bedeutet, dass der Filter gereinigt wird und auch der Druck im Inneren des Vorabscheidertanks steigt. In diesem Fall öffnet sich ein Klappenmechanismus wie der weiter unten im Zusammenhang mit den 6A-B und 7A-B erörterte Klappenmechanismus 600, um den angesammelten Staub und Schlamm in den unter der Klappe angeordneten Staubbehälter abzuführen.
Gemäß einem Beispiel werden die Ventilanordnungen intermittierend in den Vorfilter-Reinigungszustand versetzt, d. h. in die zweite Position, in der der Hauptventilverschlusskörper so ausgebildet ist, dass er den Durchgang zwischen der Umgebungsdruckseite und der Niederdruckseite der Ventilanordnung für etwa 0,7 bis 1,0 Sekunden öffnet, und dann in die erste Position (in der der Durchgang zum Umgebungsdruck verschlossen ist) für etwa 15 bis 20 Sekunden. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Zeit zu verkürzen, die ein Ventil in der zweiten Stellung verbringt, da der Durchgang zum Umgebungsdruck die Saugleistung des Staubabscheiders verringert.
Wie oben erwähnt, kann die Steuereinheit 160 auch die Auslösevorrichtung 470, 480 der ersten Ventilanordnung und der zweiten Ventilanordnung gleichzeitig, d. h. mit zumindest einer gewissen zeitlichen Überlappung, als Reaktion auf ein Vorabscheider-Ablasssignal betätigen. Dadurch erhöht sich der Druck in beiden Kammern des Vorfilters 200, was zu einem Anstieg des Drucks im Abscheiderbehälter führt. Dieser Druckanstieg führt dazu, dass sich der Klappenmechanismus öffnet und der im Vorabscheiderbehälter gesammelte Staub in den Staubbehälter unter dem Vorabscheider abgesaugt wird. Das Signal für die Entleerung des Vorabscheiders kann von einem Bediener über eine Art Steuereingabegerät, z. B. eine Taste, gegeben werden. Das Vorabscheider-Ablasssignal kann auch automatisch und intern von der Steuereinheit auf der Grundlage einer Zeitschaltuhr oder dergleichen erzeugt werden.
Der Vorgang 500 in 5C, bei dem mehr als eine Ventilanordnung gleichzeitig in die Filterreinigungsposition 430 gebracht wird, kann, wie oben erwähnt, als Ablassvorgang bezeichnet werden. Es versteht sich, dass die Betätigung der Auslösevorrichtungen der Ventilanordnungen nicht synchron zu erfolgen braucht. Es reicht aus, dass sich die zwei oder mehr Ventile in ihren jeweiligen zweiten Positionen mit einer gewissen Überlappung befinden, beispielsweise mit einer Überlappung von mehr als 0,5 Sekunden und vorzugsweise mit einer Überlappung zwischen 0,5 und 1,0 Sekunden.
Die Entleerungsfunktion des Staubabscheiders 100 ergänzt die anderen hier erörterten Merkmale, kann aber auch ohne die anderen hier erörterten Merkmale für sich allein nützlich sein. Mit anderen Worten, es wird hier ein Staubabscheider 100 offenbart, der mindestens eine erste und eine zweite Ventilanordnung 400 umfasst. Bei diesen Ventilanordnungen kann es sich um eine der hier erörterten Ventilanordnungen oder um eine andere Art von Filterreinigungsventilanordnung handeln, die in der Technik bekannt ist. Der Staubabscheider umfasst auch ein Vorfiltersystem mit mindestens einem ersten Teil und einem zweiten Teil, die in demselben Vorabscheiderbehälter 120 angeordnet sind, wobei die erste Ventilanordnung dem ersten Teil des Vorfiltersystems und die zweite Ventilanordnung dem zweiten Teil des Vorfiltersystems zugeordnet ist. Das Vorfiltersystem kann vom Typ mit geteiltem Filter (mit einer einzigen gemeinsamen Seitenwand) sein, z. B. wie in den 2A-F oder in den 3A-C dargestellt, oder zwei oder mehr separate Vorfiltereinheiten umfassen, wie zwei herkömmliche zylindrische Vorfilter, die parallel angeordnet sind und sich im selben Vorabscheiderbehälter 120 befinden.
Jede Ventilanordnung 400 ist so konfiguriert, dass sie die oben beschriebene Art von Luftumkehrstrom erzeugt, der den zugehörigen Teil des Vorfiltersystems reinigt. Der umgekehrte Luftstrom wird als Reaktion auf die Betätigung der jeweiligen Auslösevorrichtungen 470, 480 erzeugt, die so konfiguriert sind, dass sie die Ventilanordnung in eine Vorfilterreinigungsposition bringen. Die Betätigung der Auslösevorrichtungen kann abwechselnd erfolgen, wenn nur eines der Ventile für die Filterreinigung verwendet wird, oder mit zeitlicher Überlappung, wenn sowohl die erste als auch die zweite Ventilanordnung in ihre jeweiligen Vorfilterreinigungspositionen gebracht werden, wie in 5C dargestellt. Die Steuereinheit 160 ist vorzugsweise so eingerichtet, dass sie die jeweiligen Auslösevorrichtungen 480 der ersten und der zweiten Ventilanordnung als Reaktion auf das Vorabscheider-Ablasssignal synchron betätigt, so dass sich die Ventile etwa zur gleichen Zeit öffnen und schließen, was zu einem effektiveren Ablassvorgang führt. Eine synchrone Betätigung der Ventile ist jedoch nicht erforderlich. In manchen Fällen kann ein asynchroner Betrieb sogar von Vorteil sein. So kann z. B. ein Ventil über einen längeren Zeitraum geöffnet bleiben als das andere, wobei eine Überschneidung nur während eines kurzen Zeitraums von weniger als 1 Sekunde oder so auftritt. So können beispielsweise beide Ventile zunächst in die Vorfilterreinigungspositionen 430 gebracht werden, woraufhin eines der Ventile so gesteuert werden kann, dass es wieder in die erste Position 420 zurückkehrt. Es ist auch möglich, zunächst nur eines der Ventile in die Vorfilterreinigungsposition 430 zu steuern und dann das andere Ventil in die Vorfilterreinigungsposition 430 zu steuern, um die Überlappung für eine kürzere Zeit zu erhalten. Die Steuereinheit kann abwechselnd das Ventil ansteuern, das für den längeren Zeitraum geöffnet bleibt.
Bei den Auslösevorrichtungen kann es sich um manuelle Steuervorrichtungen 470 der ersten und zweiten Ventilanordnung 400 handeln. Diese können als Taster realisiert werden, die mechanisch mit den Ventilen verbunden sind, wie z. B. in 5A und 5B dargestellt.
Die Auslösevorrichtungen können auch elektrisch betätigte Steuervorrichtungen 480 umfassen, wobei die Steuereinheit 160 so eingerichtet werden kann, dass sie die jeweiligen Auslösevorrichtungen 480 der ersten und der zweiten Ventilanordnung mit einer zeitlichen Überlappung 500 in Reaktion auf ein Vorabscheider-Ablasssignal betätigt.
Gemäß einigen Aspekten umfasst der Staubabscheider 100 eine Steuereingabevorrichtung, z. B. eine Taste oder einen Schalter, die bzw. der so ausgebildet ist, dass sie bzw. er das Vorabscheider-Ablasssignal erzeugt. Auf diese Weise kann ein Benutzer den Staubabscheider manuell bedienen, um Staub aus dem Vorabscheidertank in den darunter liegenden Staubbehälter zu entleeren. Die Steuereingabevorrichtung kann direkt mit der Steuereinheit 160 verkabelt werden oder Teil einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) wie einem Anzeigesystem oder dergleichen sein.
Die Steuereinheit 160 ist optional so eingerichtet, dass sie periodisch das Vorabscheider-Ablasssignal erzeugt, so dass der Vorabscheidertank periodisch geleert wird. Die Steuereinheit 160 kann auch so konfiguriert sein, dass sie die Druckdifferenz und/oder den Druckdifferenzaufbau zwischen den Umgebungsdruckseiten P2 der Ventilanordnungen und den Niederdruckseiten P3 der Ventilanordnung 400 überwacht und den Ablassvorgang 500 auslöst, wenn die normalen Vorfilterreinigungsvorgänge nicht effizient genug sind, um den Vorfilter 200 zu reinigen.
Die hier erörterten Ventilanordnungen eignen sich besonders für die Verwendung mit dem in den 6A-B und 7A-B dargestellten Klappenmechanismus 600. Dieser Mechanismus umfasst eine Öffnung 610 mit einem Umfang 620 und mindestens drei längliche Verschlusselemente 640, die schwenkbar entlang des Umfangs 620 an den jeweiligen Scharnierenden 630 befestigt sind. Jedes Verschlusselement hat ein distales Ende 635, das gegenüber dem Scharnierende 630 entlang der Erstreckungsrichtung des Verschlusselementes 640 angeordnet ist. Benachbarte Verschlusselemente 640, die entlang des Umfangs 620 angeordnet sind, werden durch faltbare Verbindungselemente 660 verbunden, die so ausgebildet sind, dass sie die distalen Enden 635 zu einem gemeinsamen Schnittpunkt führen, der von einer Ebene der Öffnung beabstandet ist, wodurch die Verschlusselemente 640 so ausgebildet sind, dass sie sich um die jeweiligen Scharnierenden 630 in eine Position gegenseitiger Unterstützung falten, um den Klappenmechanismus 600 zu schließen.
Der Klappenmechanismus 600 ist im Allgemeinen ein wichtiger Teil des Staubabscheiders 100. Diese Klappe wird zum Entleeren der Vorabscheiderkammer in den Staubbehälter verwendet, der unterhalb der Klappe angeordnet ist (in den 1A-B jedoch nicht dargestellt). Bei dem Staubbehälter kann es sich z. B. um eine abnehmbare Box oder einen Kunststoffbeutel handeln, wie das oben erwähnte Longopac®-Bagging-System. Wird der Klappenmechanismus mit einem nicht starren Staubbehältersystem aus Kunststoffbeuteln verwendet, ist es wichtig, dass der Staubbeutel nicht über die Klappe in die Vorabscheiderkammer gesaugt wird. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Klappe während des Betriebs luftdicht sein muss. Der Klappenmechanismus kann recht flexibel gestaltet werden, da viele Teile aus einem weichen Material wie Gummi bestehen können. Der weiche Klappenmechanismus beschädigt die Staubbehälterbeutel nicht, was ein Vorteil ist. Außerdem hat sich gezeigt, dass sich der Klappenmechanismus 600 öffnet, wenn die Vorfilterkammern durch Betätigung der oben beschriebenen Ventilanordnungen gereinigt werden, was von Vorteil ist, da so die Menge des erzeugten Staubs im Vorabscheiderbehälter stets niedrig gehalten wird.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich zum Teil auf Klappenmechanismen, die sich schließen, um zu verhindern, dass der Staubbehälter während des Betriebs in den Vorabscheider gesaugt wird, während sie gleichzeitig eine einfache Entleerung des Staubbehälters ermöglichen.
Wie aus den 6A-B und 7A-B hervorgeht, umfasst der Mechanismus eine Öffnung 610 mit einem in einer Ebene angeordneten Umfang 620. Durch diese Öffnung werden der angesammelte Staub und der Schlamm in den Staubbehälter unterhalb der Klappe entleert. Um die Vorabscheiderkammer zu entleeren, wird zunächst der niedrige Betriebsdruck in der Kammer erhöht, z. B. durch Öffnen einer Leitung zur Außenatmosphäre wie bei der Filterreinigung oder durch Abschalten der Gebläseanordnung 150. Die Ebene kann frei definiert werden, so dass sie eine Ebene ist, deren Normale die Hauptentleerungsrichtung der Klappe ist. Es wird davon ausgegangen, dass der Umfang nicht perfekt mit der Ebene entlang des gesamten Umfangs ausgerichtet sein muss.
Mindestens drei längliche Verschlusselemente 640 sind schwenkbar entlang des Umfangs 620 an den jeweiligen Scharnierenden 630 angebracht. Jedes Verschlusselement umfasst ein distales Ende 635, das gegenüber dem Scharnierende entlang der Erstreckungsrichtung des Verschlusselementes 640 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass jedes Verschlusselement so mit dem Umfang 620 verbunden ist, dass es in Bezug auf die Öffnung nach innen schwenken kann.
Die 6A-B zeigen einen Beispiel-Klappenmechanismus 600 in geschlossener Stellung. Benachbarte Verschlusselemente 640, die entlang des Umfangs 620 angeordnet sind, werden durch faltbare Verbindungselemente 660 verbunden, die so ausgebildet sind, dass sie die distalen Enden 635 zu einem gemeinsamen Schnittpunkt führen, der von der Öffnungsebene entfernt ist, wodurch die Verschlusselemente 640 so ausgebildet sind, dass sie sich um die jeweiligen Scharnierenden 630 in eine Position gegenseitiger Abstützung falten, um den Klappenmechanismus 600 zu schließen. Auf diese Weise schwingen die Verschlusselemente nach innen in eine Position der gegenseitigen Abstützung und bilden eine auf dem Kopf stehende kegel- oder pyramidenartige Struktur, bei der sich die distalen Enden an dem spitzen Ende treffen. Ein Verschlusselement 640 kann z. B. durch eine starre oder halbstarre Leistenstruktur, wie eine Metallstabstruktur oder eine längliche Kunststoffstruktur, realisiert werden.
Wenn diese Struktur einem Druckgradienten über der Öffnung ausgesetzt ist, werden die Verschlusselemente 640 und die faltbaren Verbindungselemente 660 in Richtung der Vorabscheiderkammer, d. h. in Richtung der Öffnung 610, gesaugt. Dies führt dazu, dass die Verschlusselemente 640 schwenken, wodurch die Klappe geschlossen wird, zumindest so weit, dass ein Staubbehälterbeutel nicht in die Vorabscheiderkammer gesaugt wird. Wenn der Unterdruck in der Vorabscheiderkammer aufgehoben wird, werden die Verschlusselemente 640 nicht mehr in der geschlossenen Position gehalten, sondern schwenken radial nach außen und öffnen so die Klappe, wie in den 7A und 7B dargestellt. Gemäß einigen Aspekten sind die Verschlusselemente 640 mit einem erhöhten Gewicht konfiguriert, um das Öffnen der Klappe durch die Schwerkraft zu fördern.
Dieser Klappenmechanismus ist nicht starr wie andere bekannte Klappenmechanismen auf der Grundlage von Metalldeckeln und dergleichen. Vielmehr kann die Klappe aus einem elastischen Material bestehen, das sich während des Betriebs bewegt und/oder vibriert, z. B. bei kleineren Druckunterschieden in der Hauptkammer des Vorabscheiders im Laufe der Zeit. Diese Bewegung des Klappenmechanismus verhindert, dass Staub und Schlamm festere Klumpen bilden, die sich nur schwer entleeren lassen. Außerdem können Staub und Schlamm trotz eines Druckgefälles über der Öffnung durch den Klappenmechanismus eindringen, wenn der angesammelte Staub ein ausreichendes Gewicht erreicht, um die Saugkraft zu überwinden, die die Klappe schließt. Das bedeutet, dass sich die hier beschriebenen Klappenmechanismen bei Bedarf automatisch öffnen können, um Staub und Schlamm in den Staubbehälter unter der Klappe zu entleeren. Dieses automatische Öffnen kann z. B. erfolgen, wenn der Vorfilter 120 durch einen Luftumkehrstromgereinigt wird.
8 veranschaulicht schematisch die allgemeinen Komponenten einer Steuereinheit 160 in Form einer Reihe von Funktionseinheiten. Die Verarbeitungsschaltkreis 810 wird durch eine beliebige Kombination aus einer oder mehreren geeigneten Zentraleinheiten CPU, Multiprozessoren, Mikrocontrollern, digitalen Signalprozessoren DSP usw. bereitgestellt, die in der Lage sind, Softwarebefehle auszuführen, die in einem Computerprogrammprodukt, z. B. in Form eines Speichermediums 830, gespeichert sind. Der Verarbeitungsschaltkreis 810 kann ferner als mindestens ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) oder ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) bereitgestellt werden.
Insbesondere ist der Verarbeitungsschaltkreis 810 so konfiguriert, dass er das Gerät 160 veranlasst, einen Satz von Operationen oder Schritten, wie die hier besprochenen Verfahren, durchzuführen. Beispielsweise kann das Speichermedium 830 den Satz von Operationen speichern, und der Verarbeitungsschaltkreis 810 kann so konfiguriert sein, dass sie den Satz von Operationen aus dem Speichermedium 830 abruft, um das Gerät zu veranlassen, den Satz von Operationen auszuführen. Der Satz von Operationen kann als ein Satz von ausführbaren Anweisungen bereitgestellt werden. Somit ist der Verarbeitungsschaltkreis 810 so eingerichtet, dass er die hierin offengelegten Verfahren ausführt.
Das Speichermedium 830 kann auch einen dauerhaften Speicher umfassen, bei dem es sich z. B. um einen einzelnen oder eine Kombination aus magnetischem Speicher, optischem Speicher, Festkörperspeicher oder sogar entfernt eingebundenem Speicher handeln kann.
Die Vorrichtung 160 kann ferner eine Schnittstelle 820 für die Kommunikation mit mindestens einem externen Gerät umfassen. Als solche kann die Schnittstelle 820 einen oder mehrere Sender und Empfänger mit analogen und digitalen Komponenten und einer geeigneten Anzahl von Anschlüssen für kabelgebundene oder kabellose Kommunikation umfassen.
Der Verarbeitungsschaltkreis 810 steuert den allgemeinen Betrieb der Steuereinheit 160, z. B. durch Senden von Daten und Steuersignalen an die Schnittstelle 820 und das Speichermedium 830, durch Empfangen von Daten und Berichten von der Schnittstelle 820 und durch Abrufen von Daten und Anweisungen vom Speichermedium 830.
9 zeigt ein computerlesbares Medium 910, das ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln 920 zur Durchführung von Verfahren und/oder zur Ausführung der verschiedenen oben genannten Funktionen enthält, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird. Der computerlesbare Datenträger und die Codemittel können zusammen ein Computerprogrammprodukt 900 bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7082640 B2 [0004]
WO 2021088172 A1 [0005]
WO 2017025305 [0064]

Claims

Vorfilter (200) für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung (100), wobei der Vorfilter (200) eine Filteröffnung (210) und eine Filterseitenwand (220) umfasst, wobei die Seitenwand so ausgebildet ist, dass ein Luftstrom die Seitenwand passieren kann und zumindest einige Partikel daran gehindert werden, die Seitenwand zu passieren, wobei die Filterseitenwand (220) sich von der Filteröffnung (210) weg erstreckt und sich nach innen zu einer Mittelachse (260) des Filters (200) hin verjüngt, um ein Filterinnenvolumen (V) zu definieren, wobei der Vorfilter (200) so ausgebildet ist, dass er eine Trennwand (230) in dem Filterinnenvolumen (V) in Position hält, um das Filterinnenvolumen (V) in mindestens zwei Teile zu unterteilen.
Vorfilter (200) nach Anspruch 1, wobei die Filterseitenwand (220) eine konische, kegelstumpfförmige, pyramidenförmige oder pyramidenstumpfförmige Form aufweist.
Vorfilter (200) nach Anspruch 2, wobei die Filterseitenwand (220) bezogen auf die Mittelachse des Vorfilters (260) einen Winkel (a) zwischen 10 und 30 Grad, vorzugsweise 20 Grad, bildet.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine erste elastische Dichtung (240) um einen Rand der Filteröffnung (210) erstreckt und eine zweite elastische Dichtung (250) an einem Rand der Trennwand (230) ausgebildet ist, die die Filteröffnung (210) in mindestens zwei Teile teilt.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trennwand (230) fest im Filterinnenvolumen (V) angebracht ist.
Vorfilter (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorfilter (200) einen Trennwand-Befestigungsmechanismus, wie z.B. eine Nut (270), umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie die Trennwand (230) aufnimmt und in dem Filterinnenvolumen (V) lösbar in Position hält.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filteröffnung (210) scheibenförmig ist und die Trennwand (230) eben ist, um das Filterinnenvolumen (V) und die Filteröffnung (210) in einen ersten und einen zweiten halbscheibenförmigen Teil zu unterteilen.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Höhe (H) des Filters, gemessen entlang der Mittelachse (260), zwischen 300 und 400 mm und vorzugsweise 345 mm beträgt.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke (W) der Filterseitenwand (210) zwischen 20 und 40 mm und vorzugsweise 30 mm beträgt.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trennwand (230) eine Verstärkungsstruktur aufweist, die so gestaltet ist, dass sie einer Verformung der Trennwand (230) widersteht.
Vorfilter (200) nach Anspruch 10, wobei die Verstärkungsstruktur der Trennwand (230) Rippen und/oder eine Wabenstruktur umfasst.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschnitte der Filterseitenwand (220), die den mindestens zwei Teilen zugeordnet sind, unterschiedliche Filtereigenschaften aufweisen.
Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein Rotationsführungselement (300, 310, 320) umfasst, das so ausgebildet ist, dass es eine axiale Drehung des Vorfilters (200) führt, wenn dieser in einen Staubabscheider (100) eingesetzt wird.
Staubabscheider (100), der den Vorfilter (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Staubabscheider (100) nach Anspruch 14, der ferner einen Klappenmechanismus (600) umfasst, wobei der Mechanismus eine Öffnung (610) mit einem Umfang (620) umfasst, und mindestens drei längliche Verschlusselemente (640), die schwenkbar entlang des Umfangs (620) an jeweiligen Scharnierenden (630) angebracht sind, wobei jedes Verschlusselement ein distales Ende (635) aufweist, das gegenüber dem Scharnierende (630) entlang der Erstreckungsrichtung des Verschlusselementes (640) angeordnet ist, wobei benachbarte Verschlusselemente (640), die entlang des Umfangs (620) angeordnet sind, durch faltbare Verbindungselemente (660) verbunden sind, die so ausgebildet sind, dass sie die distalen Enden (635) zu einem gemeinsamen Schnittpunkt führen, der von einer Ebene der Öffnung beabstandet ist, wodurch die Verschlusselemente (640) so ausgebildet sind, dass sie sich um die jeweiligen Scharnierenden (630) in eine Position gegenseitiger Unterstützung falten, um den Klappenmechanismus (600) zu schließen.
Staubabscheider (100) nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Filterinnenvolumen (V) des Vorfilters (200) in zwei Teile unterteilt ist, wobei jedem Teil eine entsprechende Ventilanordnung (400) zugeordnet ist, die so ausgebildet ist, dass sie den Teil des Filterinnenvolumens (V) mit einer Umgebungsdruckseite der Ventilanordnung (400) bei Ansteuerung der Ventilanordnung (400) verbindet.
Staubabscheider (100) nach Anspruch 16, mit einer Steuereinheit (160), die so ausgebildet ist, dass sie abwechselnd die Ventilöffnungen der beiden Ventilanordnungen (400) auslöst, um jedes Filterteil wiederholt und nacheinander zu reinigen.
Staubabscheider (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, mit einem Klappenmechanismus (600), der zwischen einem Vorabscheider (120) des Staubabscheiders (100) und einem Staubbehälter des Staubabscheiders angeordnet ist, wobei der Klappenmechanismus (600) zumindest teilweise aus einem elastischen Material gebildet ist.
Vorfilter (200) für eine Hochleistungsstaubabscheidevorrichtung (100), das ein Rotationsführungselement (300, 310, 320) umfasst, das so ausgebildet ist, dass es eine axiale Drehung (R) des Vorfilters (200) führt, wenn es in einen Staubabscheider (100) eingesetzt wird.
Vorfilter (200) nach Anspruch 19, wobei das Rotationsführungselement einen Vorsprung (310, 320) umfasst, der so ausgebildet ist, dass er in eine entsprechende Aussparung am Staubabscheider (100) eingreift.
Vorfilter (200) nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Rotationsführungselement eine Aussparung oder Kerbe (310) umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie in einen entsprechenden Vorsprung am Staubabscheider (100) eingreift.
Vorfilter (200) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Rotationsführungselement eine visuelle Anzeige der Rotation des Vorfilters um eine Mittelachse (260) des Vorfilters umfasst.
Staubabscheider (100) mit dem Vorfilter (200) nach einem der Ansprüche 19 bis 22 und einem Deckel (101), der so ausgebildet ist, dass er daran gehindert wird, in eine geschlossene Position zu gelangen, wenn der Vorfilter nicht korrekt auf eine beabsichtigte Drehung um die Mittelachse (260) gedreht wird.