DE112017006479T5

DE112017006479T5 - Ein Staubsammler für gasförmige Fluide und Verfahren zur Herstellung des Staubsammlers

Info

Publication number: DE112017006479T5
Application number: DE112017006479.1T
Authority: DE
Inventors: Vainer Marchesini
Original assignee: Wamgroup SpA
Current assignee: Wamgroup SpA
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-09-12
Also published as: ES2724569A2; KR20190094428A; RU2019120418A; BR112019012902A2; JP7137578B2; GB2571499A; ES2724569B2; US20200086260A1; AU2017383538A1; SE543412C2; CZ2019404A3; CO2019007447A2; US11433343B2; CN208018283U; RU2019120418A3; PL242948B1; AU2017383538B2; GB2571499B; SE1950864A1; CZ309339B6

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Staubsammler für gasförmige Fluide und ein Verfahren zur Herstellung vom Staubsammler. Der Staubsammler, der zum Entfernen von Staub aus gasförmigen Fluiden verwendet wird, die Feinstaub enthalten, ist mit einem periodischen Reinigungssystem ausgestattet und umfasst eine oder mehrere Filteranordnungen (1), die Filterelemente (2) aufweisen. Die Filterelemente (2) weisen eine rohrförmige Erstreckung auf und sind an einem Ende geschlossen. Sie bestehen aus einem starren oder halbstarren Filtermaterial und werden entlang einer Richtung parallel zu ihrer Länge miteinander in Kontakt gehalten; die Filterelemente (2) schließen dazwischen Strömungskanäle (3) ein, die an einem Ende offen und am Ende gegenüber dem Ende geschlossen sind, an dem die Filterelemente (2) geschlossen sind. Das Verfahren zur Herstellung einer Filteranordnung (1) des Staubsammlers umfasst die Schritte zum: dauerhaften Verformen einer Bahn aus einem Filtermaterial, um eine gewellte Bahn (8) mit einem Querschnitt zu erhalten, der durch Wiederholungen von Ω-förmigen Formen definiert ist, die miteinander verbunden sind; Koppeln von zwei verformten Bahnen, um die geraden Teile der Ω-förmigen Formen in Kontakt zu halten und Reihen von Filterelementen (2) zu erhalten; Verbinden der verschiedenen Reihen von Filterelementen miteinander, indem sie entlang der Mantellinien der einander zugewandten Elemente in Kontakt gebracht werden; Schließen der Enden der Filterelemente (2) und der Strömungskanäle (3), die zwischen den Filterelementen gebildet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Staubsammler für gasförmige Fluide und ein Verfahren zur Herstellung des Staubsammlers.
Insbesondere wird Bezug auf Industriemaschinen (Staubsammler) genommen, die gasförmige Fluide, normalerweise durch industrielle Umwandlungsprozesse verunreinigte Luft, im Vorhandensein von Staub in der Luft in einem entscheidenden Prozentsatz verarbeiten, wobei dieser Prozentsatz viel höher als das normale Vorhandensein von Staub in der Umgebungsluft ist. Die genutzte Funktion dieser Maschinen ist die Aufbereitung verschmutzter Industrieluft, um sie für die Ableitung in die Atmosphäre und/oder in eingeschlossene Arbeitsumgebungen geeignet zu machen.
Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die vorliegende Erfindung einen Staubsammler, der zum Entfernen von Staub aus gasförmigen Fluiden verwendet werden kann, wobei die gasförmigen Fluide aus staubhaltiger Luft bestehen, die beim Beladen von Silos oder bei Umwandlungs-, Bewegungs-, Schneide- oder anderen industriellen Prozessen erzeugt wird, die beispielsweise durch Mischer, Förderer, Verpackungsmaschinen, Dosiervorrichtungen, thermische oder mechanische Schneidemaschinen und/oder dergleichen durchgeführt werden; diese gasförmigen Fluide dürfen ohne vorherige Entfernung des von ihnen enthaltenen Staubes nicht in die Atmosphäre abgeleitet oder wiederverwendet werden.
Die betreffenden Staubsammler mit einem Gesamtvolumen, das sogar einige Kubikmeter betragen kann, werden in der Regel mit einer oder mehreren Filteranordnungen realisiert, in denen jeweils zahlreiche Filterelemente vorhanden sind.
Die Filterelemente weisen verschiedene Formen und Größen auf; in der Regel weisen diese Elemente eine rohrförmige Erstreckung und eine Länge in der Größenordnung von 50 Zentimetern oder mehr auf.
In ihren industriellen Anwendungen bereiten diese Staubsammler Luft auf, die Feinstaub enthält, d.h. Staub mit einer Partikelgröße, die im Bereich zwischen etwa 0,5 Mikron und 1000 Mikron liegt mit Konzentrationen im Bereich zwischen etwa 0,5 gr/m³ und 500 gr/m³.
Im Einzelnen werden die Luftreinigungsvorrichtungen im Bereich der Partikelverunreinigungen in zwei grundlegende Gruppen unterteilt: Luftfilter und Staubsammler. Luftfilter sind ausgelegt, um niedrige Staubkonzentrationen in der Größe, die in der atmosphärischen Luft vorliegt, zu entfernen. Sie werden typischerweise in Lüftungs-, Klima- und Heizungsanlagen eingesetzt, in denen Staubkonzentrationen selten 1,0 Gramm pro tausend Kubikfuß Luft überschreiten und in der Regel deutlich unter 0,1 Gramm pro tausend Kubikfuß Luft liegen. Staubsammler sind in der Regel für industrielle Prozesse ausgelegt, in denen die zu reinigende Luft oder das zu reinigende Gas Verunreinigungskonzentrationen aufweist, die von weniger als 0,1 bis 100 Gramm oder mehr für jeden Kubikfuß Luft oder Gas variieren.
Daher sind Staubsammler in der Lage, Konzentrationen zu behandeln, die 100 bis 20000 mal höher sind als die, für die Luftfilter ausgelegt sind.
Aufgrund der hohen Staubmenge in der zu filternden Luft neigen die Filterelemente des Staubsammlers dazu, sehr schnell zu verstopfen; daher müssen diese Staubsammler mit periodischen Reinigungssystemen automatischer oder halbautomatischer Art kombiniert werden (Eingriff des Reinigungssystems nach Ermessen des Bedieners und nicht durch Software gesteuert).
Von der ursprünglichen zylindrischen Gewebeschutzhülle bis hin zu den aktuellen ovalen Formen aus gefaltetem Papier hat der Stand der Technik eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Ausführungsformen erfahren, die ausgelegt sind, um die Filteroberfläche, die dem Strom der verschmutzten Luft ausgesetzt ist, um die Volumeneinheit des Staubsammlers selbst mit Maß- und Kostenvorteilen zu vergrößern.
Derzeit sind Staubsammler bekannt, die eine Vielzahl an rohrförmigen Filterelementen mit kreisförmigen, ovalen oder polygonalen Querschnitten aufweisen, die ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweisen, so dass sie eine Seite aufweisen, von der nur schmutzige Luft eintritt und eine Seite, von der nur reine gefilterte Luft austritt. Das Außengehäuse dieser Filterelemente, das die Filteroberfläche ist, kann aus Gewebe oder Zellulose verschiedener Art hergestellt werden und kann glatt oder mit Falten sein; die Falten vergrößern die nominale Filterfläche, definieren jedoch oft in ihren Spitzen Bereiche, in denen Staub lauern kann. Dadurch wird die aktive Filterfläche kleiner, teilweise deutlich kleiner als die nominale Filterfläche. Tatsächlich sind die scharfen Kanten der gefalteten Elemente der Ausgangspunkt für die Anhaftung von Staub und die Bildung von signifikanten Agglomeraten, die den Luftdurchtritt behindern.
Neben der Reduzierung der für die Luft verfügbaren Filterfläche ist der in den Falten gehaltene Staub besonders gefährlich in Lebensmittelanwendungen, in denen die Staubansammlung durch die Gefahr der Vermehrung der Bakterienbelastung stark negativ ist; die Falten sind auch nicht sehr funktionsfähig für den ganzen Staub, der dazu neigt, gepresst zu werden. In jedem Fall ist keiner dieser Staubsammler geeignet, nassen Staub, geschweige denn Flüssigkeiten, zu filtern.
Je nach Betriebsart des Staubsammlers kann das gasförmige Fluid mit dem zu entfernenden Staub in das offene Ende des Filterelements eintreten oder das staubfreie gasförmige Fluid kann aus dem offenen Ende des Filterelements austreten; im ersten Fall wird der Staub auf der Innenfläche des Filterelements abgeschieden, im zweiten Fall wird er hingegen auf seiner Außenfläche abgeschieden.
In Staubsammlern des Standes der Technik ist die Filteroberfläche normalerweise mit einer Verstärkungsstruktur innerhalb oder außerhalb des Filterelements kombiniert, die darauf abzielt, während des Betriebs des Staubsammlers jede Verformung des Filterelements zu verhindern, welche die dem Strom des Fluids ausgesetzte Filterfläche verringern würde, aus dem der Staub entfernt werden muss.
Die Konstruktion dieser Staubsammler muss mit typischen und spezifischen Problemen konfrontiert werden, da sie, wie bereits erwähnt, erhebliche Abmessungen aufweisen und große Mengen gasförmiger Fluide filtern müssen. So ist es beispielsweise wünschenswert, das Verhältnis zwischen der aktiven Filteroberfläche und dem Volumen des Filters zu erhöhen, d.h. es ist wünschenswert, den Filterwirkungsgrad im Vergleich zu anderen Filtern vom gleichen Typ mit den gleichen Abmessungen zu erhöhen; außerdem muss auch der Energieverbrauch für den Betrieb und die Reinigung dieser Staubsammler so weit wie möglich reduziert werden.
Ein weiteres Problem ist die Vereinfachung der Konstruktion von Staubsammlern im Hinblick auf die Konstruktionsverfahren, die in den Staubsammlern des Standes der Technik zu finden sind.
Einige bekannte Filter werden in den Patentschriften EP 0350338 , DE3802190 , US 2006/0070364 offenbart. Diese Schriften betreffen Filter, die für den Einsatz im Automobilbereich bestimmt sind, die ausgelegt sind, um ersetzt zu werden, wenn das entsprechende Filtermaterial über einen akzeptablen Grenzwert hinaus verschmutzt ist, oder möglicherweise manuell gereinigt zu werden, nachdem das Filtermaterial von den jeweiligen Trägern demontiert worden ist.
Die in EP 0350338 , DE3802190 , US 2006/0070364 offenbarten Filter sind nicht geeignet für den Einsatz in Industriemaschinen, die gasförmige Fluide verarbeiten, in denen sich das Filtermaterial viel schneller als im Automobilbereich verschmutzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Staubsammler bereitzustellen, der die zuvor genannten Probleme des Standes der Technik besser als bekannte Staubsammler des gleichen Typs löst.
Ein Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Staubsammlers, der im Verhältnis zu seiner aktiven Filterfläche kleinere Abmessungen aufweist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie eine effektive Reinigung durch ein Reinigungssystem mit reduzierten Abmessungen ermöglicht und mit geringem Energieaufwand arbeitet.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie eine Struktur mit deutlicher Festigkeit und Stärke aufweist, die in jeder Position in Bezug auf die zu säubernde Umgebung installiert werden kann, was zu verschiedenen Vorteilen führt: leichtere, kompaktere Abmessungen, bessere Integration mit Prozessmaschinen oder industriellen Systemen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen und schnellen Verfahrens zur Herstellung des betreffenden Staubsammlers.
Diese Ziele und Vorteile und Weiteres werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, wie sie in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Schritte des betreffenden Verfahrens und einer Ausführungsform des betreffenden Staubsammlers klar, die in einem nicht einschränkenden Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt wird. Es zeigt:

• 1 eine perspektivische Ansicht von oben einer Filteranordnung des betreffenden Staubsammlers ohne das Außengehäuse;
• 2 eine perspektivische Ansicht von unten einer Filteranordnung des betreffenden Staubsammlers;
• 3 einen Querschnitt einer Filteranordnung des betreffenden Staubsammlers, der entlang der Ebene der Spur III-III von 1 aufgenommen wurde;
• 4 einen Querschnitt einer Filteranordnung des betreffenden Staubsammlers, der entlang der Ebene der Spur IV-IV von 3 aufgenommen wurde;
• 5 einen Querschnitt einer Filteranordnung des betreffenden Staubsammlers, der entlang der Ebene der Spur V-V von 3 aufgenommen wurde;
• 6 eine perspektivische Ansicht von zwei gewellten Bahnen mit einem Bereich, der durch Wiederholungen von Ω Formen vor ihrer Verbindung definiert ist, zur Bildung einer Reihe von Filterelementen des betreffenden Staubsammlers.

Der betreffende Staubsammler wird zur Entfernung von Staub aus gasförmigen Fluiden eingesetzt, die Feinstaub enthalten; insbesondere wird der Staubsammler zur Entfernung von Staub aus feinstaubhaltiger Luft eingesetzt, mit einer Partikelgröße, die im Bereich zwischen etwa 0,5 Mikron und 1000 Mikron liegt. Diese Staubsammler sind in der Lage, Staub aus Fluiden, insbesondere Luft, zu entfernen, die durch industrielle Umwandlungsprozesse im Vorhandensein von Staub in Konzentrationen, die im Bereich zwischen etwa 10 mg/m³ und 2000 mg/m³ liegen, verunreinigt sind; aufgrund des Vorhandenseins hoher Staubmengen werden diese Staubsammler immer mit einem periodischen automatischen oder halbautomatischen Reinigungssystem kombiniert.
Im betreffenden Staubsammler befinden sich eine oder mehrere Filteranordnungen 1, die jeweils zahlreiche Filterelemente 2 aufweisen, die eine rohrförmige Erstreckung aufweisen und an einem Ende geschlossen sind. Die Filterelemente bestehen aus einem halbstarren Filtermaterial vom bekannten Typ, wie beispielsweise einem Vliesstoff oder Zellulose.
In der folgenden Beschreibung wird Bezug auf ein System von kartesischen Achsen X, Y, Z genommen, wobei die Achse Z die Längsrichtung der Filterelemente (d.h. deren Länge) identifiziert, während die Achsen X und Y eine Ebene senkrecht zu dieser Richtung definieren, d.h. eine Ebene, die die Querschnitte der Filteranordnung enthält.
Im betreffenden Staubsammler werden alle Filterelemente 2 derselben Filteranordnung entlang einer Richtung parallel zu ihrer Länge miteinander in engem Kontakt gehalten, um dazwischen Strömungskanäle 3 für das gasförmige Fluid einzuschließen, wobei die Strömungskanäle 3 durch die Außenwände der Filterelemente seitlich geschlossen sind; die Querschnitte der Filterelemente 2 und der Strömungskanäle 3 definieren insgesamt einen Querschnitt der Filteranordnung 1, von der sie ein Teil sind, als zweidimensionale Wiederholung von geschlossenen geometrischen Figuren. Für den Betrieb des Staubsammlers, wie nachstehend besser beschrieben wird, sind die Strömungskanäle 3 am Ende gegenüber dem Ende geschlossen, an dem die Filterelemente geschlossen sind. Jede Filteranordnung 1 umfasst mindestens eine elementare Filterzelle, die wiederum vier miteinander in Kontakt gehaltene Filterelemente 2 umfasst, zwischen deren Seitenwänden ein Strömungskanal 3 definiert ist; die Anordnung der elementaren Filterzellen, die vertikal miteinander verbunden sind, definiert das Gesamtvolumen der Filteranordnung, die verschiedene Formen und Größen aufweisen kann.
Eine Verbindung von mindestens einigen der Filterelemente 2 durch die Zwischenschaltung von Abstandhalterabschnitten 4 vorzusehen ist sehr effektiv; diese Abstandhalterabschnitte 4 erstrecken sich über die gesamte Länge der Filterelemente, die sie verbinden, und weisen eine Breite auf, die eine Vergrößerung der Querschnittsfläche eines Strömungskanals 3 bewirkt, um die Ströme von gasförmigem Fluid von einer schmutzigen Zone in eine gesäuberte Zone zu optimieren und gleichzeitig einen geringeren Durchgangswiderstand zu ermöglichen. Der geringere Durchgangswiderstand und der geringere Restdruck im schmutzigen Bereich erlauben eine leichtere Entfernung des Staubs von der Filteroberfläche und damit eine Reinigungsverbesserung.
Im betreffenden Staubsammler weisen die Filterelemente 2 einen kurvenförmigen Querschnitt auf, der vorzugsweise kreisförmig ist, der jedoch schlitzförmig oder elliptisch sein kann; einige Filterelemente sind über die zuvor genannten Abstandshalterabschnitte 4, die an den Mantellinien der Filterelemente angeordnet sind, fest miteinander verbunden; daher werden Reihen von Filterelementen gebildet, die voneinander beabstandet sind und die sich entlang der Achse X erstrecken. Diese Reihen von voneinander beabstandeten Filterelementen, die sich entlang der Achse X erstrecken, sind Seite an Seite in Richtung der Achse Y angeordnet und werden so miteinander in Kontakt gehalten, dass jedes Filterelement entlang einer Mantellinie davon mit der Mantellinie eines Filterelements in der benachbarten Reihe in Kontakt steht. Diese Ausbildung ermöglicht es der Filteranordnung, sehr effektiv zu arbeiten; insbesondere ist der Betrieb effektiv, wenn das staubhaltige Fluid in die Filterelemente durch ihr offenes Ende eintritt und durch die Filteroberfläche austritt, nachdem der Staub auf der Innenfläche der Filterelemente zurückgehalten worden ist, um in die verschiedenen Strömungskanäle zu strömen, durch die das staubfreie Fluid in die Atmosphäre abgeleitet wird. Tatsächlich werden die Kontaktflächen zwischen den verschiedenen Filterelementen sowohl aus betrieblicher als auch aus konstruktiver Sicht mit dieser Konfiguration optimiert; diese Kontaktflächen erstrecken sich entlang der Achse Z und sind auf vier Mantellinien pro Filterelement begrenzt. Die Kontaktflächen zwischen den verschiedenen Elementen weisen eine doppelte Dicke auf, die eine effektive Filtration nicht zulässt und eine Reduzierung der nutzbaren Filtrationsoberfläche bewirkt. Im betreffenden Staubsammler sind diese „Doppelflächen“, wie erwähnt, auf ein Minimum reduziert, da ihre Breite ausgelegt ist, um nur engen Kontakt zwischen den verschiedenen Filterelementen zu haben.
Der kurvenförmige Abschnitt der Filterelemente vermeidet zudem Zonen, die stattdessen in gefalteten Filterelementen vorhanden sind und in denen sich Staub ansammeln kann.
Die Filterelemente, die zu den verschiedenen Reihen gehören, die sich entlang der Achse X erstrecken, werden strukturell durch die Abstandshalterabschnitte 4 in Kontakt gehalten, die die verschiedenen Elemente verbinden. Die Filterelemente der verschiedenen Reihen werden in Kontakt mit den Filterelementen der benachbarten Reihen entweder durch Kleben oder Schweißen entlang der Kontaktmantellinien oder, wie nachstehend genauer beschrieben wird, durch mechanische Festspannung gehalten, die die Filterelemente der verschiedenen Reihen gegeneinander komprimiert hält.
Für die Filteranordnung ist eine Parallelepipedform mit einer polygonalen Basis, insbesondere einer rechteckigen oder quadratischen Basis, wie in den Figuren gezeigt, besonders effektiv und von einfacher Konstruktion. Die Durchmesser der Querschnitte der Filterelemente liegen vorzugsweise zwischen 5 und 30 Millimeter, während die zwischen den verschiedenen Filterelementen bestehende Zwischenachse von Einmal des Durchmessers für die entlang der Achse Y verbundenen Filterelemente bis das Doppelte des Durchmessers für die Filterelemente reicht, die entlang der Achse X durch die Abstandhalterabschnitte 4 miteinander verbunden sind; die Länge dieser letzten Zwischenachsen hängt eindeutig von der Länge der verschiedenen Abstandshalterabschnitte 4 ab, die von Null bis Einmal des Durchmessers der Filterelemente beträgt. Das Verhältnis zwischen der Länge des Filterelements und dessen Durchmesser liegt zwischen 15 und 100; es ist besonders günstig, ein Verhältnis zwischen der Länge des Filterelements und dessen Durchmesser zwischen 30 und 50 zu haben. Es wurde jedoch verifiziert, dass die Länge der Filterelemente 1200-1500 Millimeter nicht überschreiten sollte.
Die maximalen Abmessungen des Gesamtabschnitts der Filteranordnung hängen von der Erstreckung der zu erhaltenden Filteroberfläche in Bezug auf die Abmessungen der Durchmesser und Längen der vorgewählten Filterelemente ab. Offensichtlich müssen die Abmessungen der Filteranordnungen mit den für ihre Platzierung verfügbaren Räumen kompatibel sein; in jedem Fall liefert die Konfiguration der oben beschriebenen Filteranordnung ein ausgezeichnetes Verhältnis zwischen dem von der Anordnung eingenommenen Volumen und der Erstreckung der erhaltenen nutzbaren Filteroberfläche.
Ungeachtet des Vorhandenseins anderer Komponenten der Filteranordnung, die nachstehend beschrieben werden und die bestimmte Funktionen ausführen, garantiert die Struktur der betreffenden Filteranordnung eine hervorragende Starrheitsleistung, ohne dass irgendeine Art von Träger oder Rahmen eingesetzt werden muss. Das Filterelement ist nicht nur selbsttragend, sondern ist auch in der Lage, strukturelle Aufgaben zu erfüllen. Seine Reaktion auf die dynamischen Reinigungsbeanspruchung ist hervorragend. Diese Struktur ist an sich starr gegen Biegen sowohl in der Quer- als auch in der Längsebene und gegen Kompression in vertikaler Richtung.
Jede Filteranordnung 1 umfasst einen Kopf und einen Verschlussboden, die die Funktion zum Schließen der Enden der Filterelemente und der Strömungskanäle ausführen. Insbesondere gibt es einen Kopf 5, der an einem Ende der Filteranordnung angeordnet ist und Verschlusskappen 5a für die geschlossenen Enden der Filterelemente 2 und Öffnungen 5b für die offenen Enden der Strömungskanäle 3 umfasst; es gibt auch einen Verschlussboden 6, der am anderen Ende der Filteranordnung angeordnet ist und Verschlusskappen 6a für die geschlossenen Enden der Strömungskanäle 3 und Öffnungen 6b für die offenen Enden der Filterelemente 2 umfasst. Der Kopf 5 und der Verschlussboden 6 bestehen aus einem elastomeren oder plastischen Polymermaterial.
Das Vorhandensein des Kopfes 5 und des Verschlussbodens 6 macht das Kleben oder Schweißen zwischen den Elementen der verschiedenen Reihen unnötig; die Verschlusskappen 5a und 6a, deren gegenseitige Positionen in Bezug auf die Abmessungen der Abschnitte der Filterelemente und der Strömungskanäle festgelegt und vorgegeben sind, verhindern Bewegungen der Reihen der Filterelemente, insbesondere in Y-Richtung; die verschiedenen Reihen der Filterelemente bleiben daher entlang der Mantellinien der verschiedenen gegenseitig zugewandten Filterelemente immer in engem Kontakt miteinander.
Es ist jedoch möglich, voneinander getrennte Kappen zu verwenden, um die Enden der Filterelemente und der Strömungskanäle zu schließen; in diesem Fall müssen die Reihen der Filterelemente nicht nur komplexer aufgebaut, sondern auch verklebt oder verschweißt werden.
Am Kopf und am Verschlussboden sind Förderer zum Fördern des gasförmigen Fluids vorgesehen, beispielsweise in den Figuren nicht dargestellte Hauben, die jeweils die Funktion haben, das gasförmige staubhaltige Fluid in die Filteranordnung zu fördern und das gasförmige staubfreie Fluid nach außen zu fördern; der Förderer, der das gasförmige staubhaltige Fluid fördert, hat in den Staubsammlerreinigungsschritten auch die Funktion, den Staub zu sammeln, der von den Filteroberflächen abgelöst wird. In Staubsammlern, die eine Vielzahl an Filteranordnungen umfassen, führen die Förderer auch die Funktion von Verteilern zum Fördern der Fluide in die verschiedenen Anordnungen aus.
In jeder Filteranordnung 1 ist zudem ein Außengehäuse 7 vorgesehen, das sich zwischen dem Kopf und dem Verschlussboden erstreckt und alle Filterelemente der Anordnung einschließt. Das Außengehäuse 7 definiert weitere Strömungskanäle 3a für das gasförmige Fluid zwischen seiner Innenfläche und der Außenfläche der Filterelemente, die sich am Umfang der Filteranordnung befinden. Auf diese Weise wird auch die Außenfläche der Filterelemente, die außerhalb der Filteranordnung ausgesetzt ist, von der Staubzone isoliert, in der sich verschmutzte Luft befindet, so dass auch die Außenfilteroberfläche zum Staubsammeln verwendet werden kann, wodurch ein entsprechender Strömungskanal für die saubere Luft geschaffen wird. Mit diesem Gehäuse wird die Nutzflächendichte pro Volumeneinheit weiter erhöht. Dieses Außengehäuse trägt zudem dazu bei, die Starrheit bei Kompression der Anordnung zu erhöhen, da es aufgrund seiner eigenen Starrheit die verschiedenen Filterelemente untereinander komprimiert hält.
Da die Filteranordnung 1 in eine staubige Umgebung getaucht ist, ist der Verschlussboden 6 so ausgebildet, dass er keine Staubansammlungszonen bildet, die durch automatische oder halbautomatische Reinigungssysteme nicht gereinigt werden können. Daher folgt der Verschlussboden 6 dem Außenprofil des Gehäuses 7.
Der Staubsammler umfasst zudem ein Reinigungssystem zum Reinigen der Filteranordnung 1. Insbesondere ist das Reinigungssystem konfiguriert, um die Komponenten der Filteranordnung 1 zu reinigen, auf denen Staub abgelagert ist. Daher ist das Reinigungssystem konfiguriert, um die Filterelemente 2 zu reinigen, wenn das zu reinigende Fluid in die Filterelemente 2 durch ihre offenen Enden eintritt und das gereinigte Fluid aus den Strömungskanälen 3 austritt, nachdem der Staub auf der Innenfläche der Filterelemente 2 zurückgehalten worden ist.
In einer alternativen Arbeitskonfiguration, in der das zu reinigende Fluid in die Strömungskanäle 3 eintritt und das gereinigte Fluid aus den Filterelementen 2 austritt, ist das Reinigungssystem stattdessen so konfiguriert, dass es die Strömungskanäle 3 reinigt, an deren Innenflächen (d.h. auf der Außenfläche der Filterelemente 2) sich der Staub abgelagert hat.
Das Reinigungssystem kann vom pneumatischen Typ sein.
Insbesondere kann das Reinigungssystem eine Blasvorrichtung zum Abgeben eines oder mehrerer Druckluftstrahlen auf eine Filteroberfläche der Filterelemente 2 umfassen, die den Staub zurückhält. Diese Luftstrahlen wirken im Gegenstrom zum zu behandelnden Fluid auf die Filteroberfläche.
Diese Art von Reinigungssystem kann mit dynamischen Vorrichtungen, d.h. Vibrationsvorrichtungen, kombiniert werden, die dazu beitragen, dass sich der Staub von der Filteroberfläche ablöst.
Alternativ kann die Blasvorrichtung eine Vielzahl an Abgabeelementen umfassen, von denen jedes als Rohr ausgebildet ist, geeignet, um in eine zu reinigende Komponente (d.h. innerhalb eines Filterelements 2 oder alternativ innerhalb eines Strömungskanals 3) eingeführt zu werden, sodass ein Niederdruckluftstrahl direkt auf die zu reinigende Komponente im Gegenstrom zum zu reinigenden Fluid abgegeben wird.
Alternativ kann das Reinigungssystem vom mechanischen Typ sein.
In diesem Fall kann das Reinigungssystem eine Vibrationsvorrichtung zum Bewirken einer Vibration einer Struktur, insbesondere einer Metallstruktur, umfassen, die die Filterelemente 2 trägt. Dadurch wird auch die jeweilige Filteroberfläche in Schwingung versetzt, wodurch sich Staubpartikel von der Filteroberfläche ablösen.
Es ist auch möglich, Aufprallreinigungssysteme zu verwenden, d.h. Reinigungssysteme, die mit einem Element mit einer signifikanten Masse versehen sind, das beschleunigt wird, bis es einen Impuls aufweist, der eine Kollision auf der Struktur verursacht, die die Filterelemente 2 trägt. Letztere werden dann in Bewegung gesetzt, bis die jeweilige Filteroberfläche gereinigt ist. Die Kollision kann auch mehrmals wiederholt werden, um den Reinigungseffekt zu verbessern, unterscheidet sich jedoch erheblich von der Vibrationsvorrichtung, die kontinuierlich Vibrationen verursacht. Darüber hinaus überträgt ein auf einer Vibrationsvorrichtung basierendes System den dynamischen Effekt auf die Struktur durch seine Verbindung mit dieser, ohne dass es zu Aufprallerscheinungen kommt.
Das Reinigungssystem ist vom periodischen Typ, d.h. es wirkt nicht kontinuierlich auf die Filteranordnung 1 ein, sondern greift nur zu voreingestellten Zeitpunkten ein.
Das Reinigungssystem kann vom automatischen Typ sein, d.h. eine Reinigungsvorrichtung und eine Software umfassen, die zusätzlich zur Aktivierung der Reinigungsvorrichtung entscheidet, wann die Reinigungsvorrichtung aktiviert werden muss.
Alternativ kann das Reinigungssystem von einem halbautomatischen Typ sein, d.h. mit einer Reinigungsvorrichtung versehen sein, deren Eingriff von einem Bediener entschieden wird, anstatt von einer Software verwaltet zu werden.
In jedem Fall ist die Reinigungsvorrichtung so konfiguriert, dass sie auf die Filteranordnung 1 in einer zusammengebauten Konfiguration einwirkt, d.h. in einer Konfiguration, in der die Querschnitte der Filterelemente 2 und der Strömungskanäle 3 insgesamt einen Querschnitt der Filteranordnung definieren, der als zweidimensionale Wiederholung von geschlossenen geometrischen Figuren ausgebildet ist.
Insbesondere ist das Reinigungssystem so konfiguriert, dass es auf die Filteranordnung 1 einwirkt, während die Reihen der Filterelemente 2 zumindest in Richtung der Achse Y miteinander in Kontakt stehen. In einigen Fällen kann das Reinigungssystem aktiviert werden, nachdem der Kopf 5 und/oder der Verschlussboden 6 entfernt worden sind, es ist jedoch nicht erforderlich, das Außengehäuse 7 zu entfernen oder die Reihen der Filterelemente 2 zu trennen. Dies macht die Reinigungsvorgänge der Filteranordnung 1 besonders einfach und schnell.
Wie erwähnt, kann der betreffende Staubsammler eine oder mehrere Filteranordnungen aufweisen; das Verfahren zur Herstellung dieser Filteranordnungen, das nachstehend beschrieben wird, ist sehr einfach.
Eine Bahn aus einem halbstarren Filtermaterial (wie beispielsweise einem Vliesstoff oder Zellulose) wird permanent verformt, um eine gewellte Bahn 8 mit einem Querschnitt zu erhalten, der durch Wiederholungen von Ω-förmigen Formen definiert ist, die miteinander verbunden sind; dann werden zwei so verformte Bahnen, bei einander zugewandten hohlen Teilen der Ω-förmigen Formen, durch Kleben und Schweißen dieser Bahnen gekoppelt, um die geraden Teile der Ω-förmigen Formen anzuschließen und Reihen von Filterelementen zu erhalten, die voneinander beabstandet und die mittels Abstandhalterabschnitten 4 verbunden sind, die durch die aneinander angeschlossenen Teile ausgebildet sind. Theoretisch könnte das Vorhandensein des Kopfes 5, des Verschlussbodens 6 und des Gehäuses 7 das Kleben oder Schweißen zwischen den gewellten Bahnen, die die Elementreihen bilden, unnötig machen, da das Vorhandensein des Kopfes 5, des Verschlussbodens 6 und des Gehäuses 7 die Anordnung der gewellten Bahnen darin kompakt hält; diese Lösung könnte jedoch keinen vollständig zufriedenstellenden Betrieb, insbesondere für Lebensmittelprodukte liefern.
Um eine Filteranordnung zu erhalten, werden die verschiedenen Reihen von Filterelementen dann miteinander verbunden, indem sie durch Kleben oder Schweißen auf die Mantellinien der einander zugewandten Elemente angeschlossen werden oder indem sie festgeklemmt gehalten werden, um den Kontakt zwischen den Elementen der verschiedenen Reihen sicherzustellen. Dann werden die Enden der Filterelemente und der Strömungskanäle geschlossen, beispielsweise mit einem Kopf und einem Verschlussboden wie die oben beschriebenen.
In dieser Filteranordnung wird das gasförmige Fluid, aus dem Staub entfernt werden muss, dazu gebracht, von den offenen Enden der Filterelemente 2 einzutreten; das Fluid ohne Staub tritt aus dem Filtergewebe aus, das die festen Partikel zurückhält, und wird durch die Strömungskanäle 3 aus der Filteranordnung ausgestoßen. Bei programmierten automatischen oder halbautomatischen Reinigungssystemen werden die von den Filterelementen zurückgehaltenen Partikel periodisch entfernt, um die Filteroberflächen zu befreien und eine korrekte Staubentfernung aus dem Fluid zu ermöglichen.
Die betreffende Filteranordnung hat einen hohen Filterflächenwert pro Volumeneinheit; dadurch lassen sich bemerkenswerte Vorteile in Bezug auf Abmessungen und Kosten erzielen. Darüber hinaus ermöglicht die Starrheit der Anordnung einfache und schnelle Reinigungsvorgänge.
Die Struktur der Filterelemente ermöglicht es dem verschmutzten Fluid, in die Elemente zu strömen, ohne Scheitelpunkte oder Engpässe zu treffen, daher ohne die Gefahr der Bildung von Agglomeraten, die den Durchgang des Fluids behindern und die effektive Filterfläche verringern. Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein von Abstandhalterabschnitten 4, dass der Abschnitt der Strömungskanäle vergrößert wird, um unerwünschte Gegendrücke für das Fluid ohne Staub am Auslass der Filterelemente zu verhindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0350338 [0017, 0018]
DE 3802190 [0017, 0018]
US 2006/0070364 [0017, 0018]

Claims

Ein Staubsammler für gasförmige Fluide, von einem Typ, der zum Entfernen von Staub aus gasförmigen Fluiden verwendet wird, die Feinstäube enthalten, die aus industriellen Prozessen stammen, umfassend: - ein Reinigungssystem für die periodische automatische oder halbautomatische Reinigung und - eine oder mehrere Filteranordnungen (1), von denen jede eine Vielzahl an Filterelementen (2) aufweist, die sich rohrförmig erstrecken und an einem Ende geschlossen sind, wobei: - die Filterelemente aus einem starren oder halbstarren Filtermaterial bestehen; - alle Filterelemente (2) derselben Filteranordnung (1) entlang einer Richtung parallel zu ihrer Länge miteinander in Kontakt gehalten werden, um dazwischen geschlossene, an einem Ende offene Strömungskanäle (3) für das gasförmige Fluid einzuschließen; - die Querschnitte der Filterelemente (2) und Strömungskanäle (3) insgesamt einen Querschnitt der jeweiligen Filteranordnung (1) als zweidimensionale Wiederholung von geschlossenen geometrischen Figuren definieren; - die Strömungskanäle (3) am Ende gegenüber dem Ende geschlossen sind, an dem die Filterelemente (2) geschlossen sind, und - mindestens einige der Filterelemente (2) unter Zwischenschaltung von Abstandshalterabschnitten (4) miteinander verbunden sind, die sich über die gesamte Länge der Filterelemente erstrecken, die die Abstandshalterabschnitte (4) verbinden.
Ein Staubsammler nach Anspruch 1, bei dem die Abstandshalterabschnitte (4) auf Mantellinien der Filterelemente (2) angeordnet sind, um Reihen von Filterelementen (2) zu bilden.
Ein Staubsammler nach Anspruch 2, bei dem die Reihen der Filterelemente (2) parallel zu einer ersten Achse (X) angeordnet sind und Seite an Seite in einer Richtung senkrecht zu der ersten Achse (X) platziert sind, so dass jedes Filterelement (2) entlang einer Mantellinie davon mit einer Mantellinie eines benachbarten Filterelements (2) in Kontakt steht.
Ein Staubsammler nach Anspruch 2, bei dem die Filterelemente (2) einen kurvenförmigen Querschnitt aufweisen; die Reihen der Filterelemente (2) werden miteinander in Kontakt gehalten, so dass jedes Filterelement (2) entlang einer Mantellinie mit der Mantellinie eines Filterelements (2) in der benachbarten Reihe in Kontakt steht.
Ein Staubsammler nach Anspruch 1, bei dem jede Filteranordnung (1) umfasst: - einen Kopf (5), der an einem Ende der Filteranordnung (1) angeordnet ist und Verschlusskappen (5a) für die geschlossenen Enden der Filterelemente (2) umfasst, wobei der Kopf (5) Öffnungen (5b) für die offenen Enden der Strömungskanäle (3) aufweist; - einen Verschlussboden (6), der am anderen Ende der Filteranordnung (1) angeordnet ist und Verschlusskappen (6a) für die geschlossenen Enden der Strömungskanäle (3) umfasst, wobei der Verschlussboden (6) Öffnungen (6b) für die offenen Enden der Filterelemente (2) aufweist.
Ein Staubsammler nach Anspruch 5, wobei der Verschlussboden (6) durch ein Profil begrenzt ist, das zu den Filterelementen (2) auf einer ersten Achse (X) tangential ist und ausreicht, um einen Abstandshalterabschnitt (4) auf einer zweiten Achse (Y) aufzunehmen, um Staubablagerungen zu verhindern, wobei die zweite Achse (Y) senkrecht zu der ersten Achse (X) verläuft.
Ein Staubsammler nach Anspruch 5, bei dem jede Filteranordnung (1) ein Außengehäuse (7) umfasst, das sich zwischen dem Kopf (5) und dem Verschlussboden (6) erstreckt und alle Filterelemente (2) der Filteranordnung (1) einschließt, und wobei weitere Strömungskanäle für das gasförmige Fluid zwischen den Filterelementen (2) und einer Innenfläche des Außengehäuses (7) definiert sind.
Ein Staubsammler nach Anspruch 1, bei dem der Querschnitt der Filterelemente (2) kreisförmig ist und jedes Filterelement (2) einen Querschnitt mit einem Durchmesser aufweist, der vorzugsweise zwischen 5 und 30 Millimetern liegt; das Verhältnis zwischen der Länge eines Filterelements (2) und dessen Durchmesser liegt zwischen 15 und 100.
Ein Staubsammler nach Anspruch 1, bei dem die Länge der Abstandshalterabschnitte (4) größer als Null und kleiner als oder gleich dem Durchmesser der Filterelemente (2) ist.
Ein Staubsammler nach Anspruch 1, bei dem die Länge der Filterelemente (2) kleiner als 1500 Millimeter ist.
Ein Staubsammler nach Anspruch 2, bei dem die Filterelemente (2) durch Koppeln von Bahnen aus Vliesstoff oder Zellulose hergestellt sind, die dauerhaft verformt sind, so dass ihr Querschnitt durch Wiederholungen von Ω-förmigen Formen definiert ist, die miteinander verbunden sind.
Ein Staubsammler nach Anspruch 4, bei dem der Kopf (5) und der Verschlussboden (6) aus einem elastomeren oder plastischen Polymermaterial hergestellt sind.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Filteranordnung (1) eines Staubsammlers nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Schritte: - dauerhaftes Verformen einer Bahn aus einem starren oder halbstarren Filtermaterial, um eine gewellte Bahn (8) mit einem Querschnitt zu erhalten, der durch Wiederholungen von Ω-förmigen Formen definiert ist, die miteinander verbunden sind; - bei einander zugewandten hohlen Teile der Ω-förmigen Formen, Koppeln der beiden so verformten Bahnen, um die geraden Teile der Ω-förmigen Formen in Kontakt zu halten und um Reihen von Filterelementen (2) zu erhalten, die voneinander beabstandet sind und mittels Abstandshalterabschnitte (4) verbunden sind, die durch die Teile gebildet werden, die miteinander in Kontakt gehalten werden; - Verbinden der verschiedenen Reihen von Filterelementen miteinander, indem sie entlang der Mantellinien der einander zugewandten Elemente in Kontakt gebracht werden; - Schließen der Enden der Filterelemente (2) und der Strömungskanäle (3), die zwischen den Filterelementen gebildet sind.
Ein Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Kontakt zwischen den geraden Teilen der Ω-förmigen Formen und den Reihen von Filterelementen (2) durch Kleben oder Schweißen erhalten wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Kontakt zwischen den geraden Teilen der Ω-förmigen Formen und den Reihen von Filterelementen (2) durch mechanische Festspannung erhalten wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Kontakt zwischen den geraden Teilen der Ω-förmigen Formen und den Reihen von Filterelementen durch Einsetzen von Verschlusskappen (5a, 6a) an einem Ende der Filterelemente (2) und am gegenüberliegenden Ende der Strömungskanäle (3) erhalten wird, wobei die gegenseitigen Positionen der Verschlusskappen (5a, 6a) entsprechend den Abmessungen der Querschnitte der Filterelemente (2) und Strömungskanäle (3) fixiert und vorgegeben sind.