DE1901149A1 - Filterspuelgeraet - Google Patents

Description

Joseph William Robinson 16 Redwing Place, Don Mills, Ontario, Kanada

FiIterspülgerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filterspülgerät zum Reinigen von mechanischen Gasfiltrieranlagen und "betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlieh, ein verbessertes Brausekopfstück für Filterspülgeräte zum Reinigen der Filterplatten derartiger mechanischer Filtereinriehtungen.

Die Filtermedien oder Abfangplatten eines mechanischen Gasfilters zur Beseitigung von Stoffteilchen aus Gasen werden mit Staub verstopft. Dies führt zur geringeren PiIterleistung und/oder zum unerwünscht großen Druckabfall am Filter.

Bei manchen mechanischen Gasfiltergeräten müssen die Filterplatten abmontiert und entweder weggeworfen und durch neue ersetzt oder gewaschen und wiedereingesetzt werden,·während sie bei anderen Systemen an Ort und Stelle manuell gewaschen werden.

TJm die zur Aufrechterhaltung der leistung des Filterbettes erforderliche manuelle Arbeit zu verringern, wurden Anlagen entwickelt, bei welchen verwerfbare Filtriermedien in Form einer

909836/1270

Rolle verwendet und periodisch vorgeschoben werden können, um frisches Filtriermaterial dem Luftstrom auszusetzen. Die Filtermaterialbahn solcher Rollen kann von beträchtlicher Länge sein, so daß immer neue Abschnitte des Filtriermateriale „inv den Luftstrom kommen, bevor die ganze Rolle von Hand beseitigt und ausgewechselt wird. Während diese Arbeitsweise zur Verringerung der erforderlichen manuellen Arbeit führt, ist sie kostspielig, da die Filtermedien nicht wiederverwendbar sind.:

Bei anderen mechanischen Luftfiltern mit Dauerfiltermedien waren die leiterplatten so angeordnet, daß sie durch den Luftstrom hindurch abwärtsgebracht werden und in eine Ölwanne kommen, worin die Staubablagerung beseitigt und der Filter wiedergeölt wird, bevor er aufwärtsgebracht und wieder in den Luftstrom kommt. Bei anderen Filtersystemen, bei welchen ebenso Dauerfiltriermedien verwendet werden, wurden am Filterbett Wasohvorrichtungen vorgesehen, um die manuelle Arbeit zu verringern» Bei diesen herkömmlichen Spüleinrichtungen werden gleichmäßig angeordnete Spritzdüsen verwendet, die entweder feststehend oder an einem Rohrstück angeordnet sind, das als "Standrohr" bezeichnet wird und in einer senkrechten Ebene liegen kann, die entlang der stromabwärtigen Seite des Filters hin- und herbewegbar ist. Diese angeblich automatischen Vorrichtungen zum Waschen an Ort und Stelle sind doch- nicht vollautomatisch, da sie häufig von Hand gesteuert werden müssen, um einen verhältnismäßig geringen Spülgrad zu erzielen und um die verhältnismäßig komplizierten mechanischen Bestandteile zu bedienen.

Die bisher verwendeten Düsenanordnungen zum Waschen ύοώ. Fil tern an Ort und Stelle sind ferner unvollkommen, da die ver fügbare Wasservorratsmenge symmetrisch verteilt wird und da durch an einigen Partien oder Abschnitten des Filters ungenügend vorhanden ist, an anderen jedoch vergeudet wird.

909336/1270

Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieses Nachteils.

Erfindungsgemäß wird "ein* ^Filter spülgerät geschaffen, das eine Brausekopfanordnung aufweist, die mit einem Reinigungsmittelvorrat verbunden und mit einer oder mehreren Spritzdüsen versehen ist, durchweiche das Reinigungsmittel""auf"■ den Filter gerichtet wird, dadurchgekennzeichnet, daß die Öffnung bzw. Öffnungen zum Erhalt eines asymmetrischen Sprühbildes oder eines Bildes unterschiedlicher Dichte dienen.

Das Gerät arbeitet mit normalen Wasserdrücken, wenn wasser als Sprühmittel verwendet wird, irad verbessert in der Tat die Waschwirkung tint er normalen Drücken. Es leuchtet ohne weiteres " ein, daß sehr hohe Wasserdrücke an sich eine größere Spülkraft gewährleisten; bei den meisten Wasseranlegen herrscht jedoch normaler Wasserdruck, von welchem eben ein bestmöglicher Gebrauch gemacht werden muß. Es wurde ferner gefunden, daß es ohrie jegliche Zugabe von Reinigungsmitteln öder heißem Wasser dank dem asymmetrischen Spritzmuster oder Sprühbild möglich ist, Filter aus Kunststoff wirksam zu reinigen. Zweifelsohne wird das erfindungsgemäße Gerät bei Verwendung von heißem Wasser oder Reinigungsmitteln noch leistungsfähiger gemacht.

Weitere Schranken sind den herkömmlichen Vorrichtungen zum { Reinigen von Filtern an Ort und Stelle durch die verhältnismäßige Kompliziertheit des Mechanismus gesetzt worden, der zur Hin- und Herbewegung des BrausekopfStandrohres entlang des Filters dient. Bei den bisherigen Systemen werden Ketten, Kabel oder Schneeken- und Schraubenanordnungen zum Stützen des Standrohres sowohl oben als auch unten und zum Antreiben desselben entlang einer Laufbahn verwendet. Es ist ferner vorgeschlagen worden;· das* Braus ekopf standrohr bzw. die Brausekopfstandrohre jaur oben anzutreiben, was zu einer wesentlichen, "^" ■-■-■-.-■-■-.-■ - - ■ - 4 -

909838/127 0

erneuten Vereinfachung des Mechanismus führt. Darüber hinaus befindet sich der Antriebsmechanismus bei den bisherigen Anordnungen häufig im Luftstrom, so daß Staub und Spülwasser zwischen die beweglichen Teile treten und sie verstopfen können. Daher besteht ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung in der Anbringung des Antriebsmechanismus für das Standrohr außerhalb des Luftstromes, um es vor Verschmutzung oder Verstopfung zu schützen. Es können ein oder mehrere Standrohre vorgesehen und in waagerechter Richtung hin- und herbewegt werden. Die Verwendung von mehr als einem Standrohr ermöglicht u.a. den Erhalt einer kürzeren Strecke, die von den jeweiligen Standrohren zurückgelegt wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun eine Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht eines unter einem Winkel von 45° zur Vertikalen geneigten Filters und des Brausekopfrohres, durch welches das Spritzwasser den Filter beaufschlagtj

Fig. 2a eine Querschnittsansicht eines typischen Filters und seiner Filtersohichten;

Fig. 2b eine vergrößerte Querschnittsansicht eines typischen Filters, sowie des durch die herkömmlichen Brausekopfstüoke erhaltenen typischen Wasserströmungsbildes '_T

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer schlitzartigen Düse, die in einem Winkel zur Filteroberfläche angeordnet 1st, um ein unsymmetrisches Stromlinienbild der Waschflüssigkeit auf einem typischen Filter eu erhalten;

909836/1270

_ 5 —

Fig. 3a eine schematische Draufsicht des durch die Düse nach Pig. 3 erzeugten Wasserstromlinienbildes und zwar entlang der Linie 3a-3a der Fig. 3;

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Verhältnisses der Auftreffenergie "e" und der Konzentration "c" gegenüber der entlang der Filterfläche von oben her gemessenen Gesamtlänge "L" des Filters für die in Fig. 3 gezeigte Düse;

Fig. 5 eine sehematische Ansicht einer Düse mit einer unregelmäßig geformten Auslaßöffnung, die sich senkrecht zur Filterfläche erstreckt;

Fig. 5a eine sehematische Draufsicht des durch die in Fig. 5 gezeigte Düse erzeugten Wasserströmungsbildes und zwar entlang der Linie 5a-5a der Fig. 5;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Funktion "e(L)" mit ganzen Linien und der Funktion "c(L)" mit Strichpunktlinien, beide gegenüber "L";

Fig. 7 eine gemischte graphische Darstellung für die Strömungsbilder der drei Düsen nach Fig. 1, der Auftreffenergie- und Konzentrationsfunktionen gegenüber dem Abstand "L" Vom Oberteil des Filters bei einer unsymmetrischen Anordnung der Düsen;

Fig. 8 eine gemischte graphische Darstellung eines 909838/1270

190114

in Bezug auf die "betreffenden Konzentrationsenergie- und Abstandsfunktionen beschriebenen typischen Strömungsbildes.bei Verwendung einer einzigen symmetrischen Düse;

Fig. 9 eine gemischte graphische Darstellung typischer Strömungsbilder in Bezug auf ihre betreffenden Konzentrations-, Energie-^ und Abstandsfunktionen bei Verwendung einer symmetrischen Anordnung dreier Düsen; und

Pig. 10 eine perspektivische Ausschnittsansicht einer unregelmäßig geformten Düse. ·

Das in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellte Gerät besteht aus einem in einem Winkel geneigt angeordneten Brausekopfrohr 20 mit auf diesem in Abstand -voneinander angeordneten Düsen 21, 22 und 25. Das Brausekopf rohr kann mit einem Wasservorratsbehälter verbunden werden. Die Düse 21 liegt näher am Filter 15 als die Düsen 22 und 23 und liefert infolge ihrer Lage am ■ Brausekopf rohr Wasser, das mit größerer Stoßkraft als das aus den Düsen 22 und 25 kommende auf den Filter fällt. Der Filter 15 sammelt Staub aus dem auf seiner unteren Seite "z" auftreffenden Luftstrom, · so daß die Staubteilchen theoretisch .; durch den Filter 15 abgefangen werden und die gereinigte Luft durch die stromaufwartige Seite neben dem Brausekopfrohr - · strömt. Das Medium 14 für den Filter 15 kann aus einem beliebigen, aus einer Anzahl bekannter handelsüblicher Werkstoffe gewählten Material bestehen und stellt kein Merkmal der vor-* liegenden Erfindung dar. ----- ■'■ ■ · ■ "■■■'■-- - :> < *-.-

Durch die Düsen 21., 22 -und 23 ausströmendes .Waschwasser beauf-schlagt; das Filtermediua 14 in einem vorbestimmten Strömungsbild, um vollständig mit Wässer bedeckt zu werden. Die Düse .-2A-erfaßt einen kleineren Bereich als die Düsen 22 und 23 und übt

- 7 900038/1270

1901U9

eine Spülwirkung entlang des oberen Abschnittes des Filters aus, worauf Staubteilchen und Spülwasser entlang des Filters und durch die untere Seite hindurch nach unten gebracht werden. Die Düse 21 ist so ausgebildet, daß das durch sie ausgestrahlte Wasser den Filter gründlich wäscht.

Fig. 1 zeigt auch das Verhältnis von L1, L2 und L3 zu "L", wie nachfolgend in der mathematischen Beschreibung erörtert.

Die in Fig. 2a gezeigte (brausekopfrohrseitige oder stromabwärtige) Schicht ^Mx^M des geneigt angeordneten Filters 15 besteht aus einer Schicht eines Filtermediums. Die Schicht "y" besteht ebenso aus einem Filtriermedium, während die Schicht " "ζ" auf der stromaufwärtigen Seite aus einem Sieb, das eine gewisse Form aufweist, besteht.

Fig. 2b zeigt einen am oberen Ende des Filters auf Sprühkegel entgegengesetzt liegenden Seite befindlichen unbefeuohteten Bereich 17, der von den herkömmlichen Brausekopfrohren ungewaschen verbleibt..

Da die Filterbetten ziemlich groß zu sein pflegen — oft 9,29 m² (100 Fuß) oder mehr —, sind praktisch der an die Anlage pro Sekunde zu liefernden Wassermenge Grenzen gesetzt. In der Praxis sind auch dem Hauptleitungsdruck Grenzen ge- \ setzt, der zur Verfügung gestellt und während des Waschvorgangs aufrechterhalten werden kann. Daher kann die Struktur eines wirksamen Strömungsbildes des Sprühkegels vom Standpunkt einer maximalen Vergrößerung der Nutzbarkeit des für die Anlage verfügbaren Druckes und Volumens, sowie vom Standpunkt der Kosten des erforderlichen Volumens und Druckes betrachtet werden. Bis zu einem großen Maße war es die nicht ausreichende Verwendung des vorgesehenen oder verfügbaren Volumens und Druckes, die zu einer sehr wenig zufriedenstellenden Leistung

der vielen, beim vorbekannten Stand der Technik beschriebenen Filterwascheinrichtungen geführt hatte.

Der Wirkungsgrad des Waschvorganges hängt vom Volumen des pro Sekunde gelieferten Wasservolumens, der Wassergeschwindigkeit und der Gesamtmenge des verwendeten Wassers ab.

Bei niedriger Konzentration "c" pflegt das Wasser auf dem Weg des kleinsten Widerstandes durchzusickern und unbefeuchtete !Baaclien zu hinterlassen, wogegen bei hoher Konzentration "c" das Wasser sogar durch hydrophobe Bereiche zu fließen und den Schmutz wegzuschwemmen pflegt.

Die eine Funktion des Volumens und der Geschwindigkeit in Quadrat darstellende Auftreffenergie "e" bestimmt, wie weit das Wasser in das Medium ohne Hilfe der Schwerkraft eindringt, wobei sie auch die Scheuer- und Spülwirkung beeinflußt.

Das an jeder Oberfläche erforderliche Gesamtvolumen "q." ist Funktion von "c" und "e" und aller Charakteristiken der zu reinigenden Oberflächen.

Wäre der Filter waagerecht angeordnet, so würde die Analyse zur Ausfindigmachung des erforderlichen Volumens ganz einfach sein. Man könnte "c", "e" und "q" Werte zuteilen und durch Experimentieren eine Reihe Werte für die drei Regelgrößen entwickeln und die optimale Kombination mit dem niedrigsten Gesamtwert bestimmen, um eine wirksame Spülung zu erzielen. Da Jedoch die zu waschenden Filter im allgemeinen in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet sind und der Filter eine Innentiefe hat, sind die Werte von "cⁿ, "e" und "q." in verschiedenen Teilen des Filters entstellt, so daß die Analyse komplizierter wird. So kann beispielsweise in Bezug auf Fig. 2b festgestellt werden, daß

- 9 909836/1270

1901H9

1. die Auftreffenergie "e" rasch abnimmt, wenn das Wasser den . Filter durchdringt;

2. die Konzentration "c" und das Totalvolumen "q." in den unteren Bereichen des Filters 15 durch von oben herabfließendes Wasser verstärkt werden;

3· während das Wasser durch die Schwerkraft in die unteren Bereiche des Filters strömt, muß die Auftreffenergie allein das Wasser durch die zuoberst befindliche Rückseite (17) des Filters tragen;

4. die Aufprall-, Absorptions- und Durchlässigkeitscharakteristiken der verschiedenen Materialschichten im Filter die Konzentration "c" und die Auftreffenergie "e" auf verschiedene Weise beeinflussen.

Daraus folgt, daß die zum wirksamen Waschen erforderlichen Minimälwerte von "c", "e" und "q." im Oberteil des Filters höher sind als die in den unteren Bereichen erforderlichen. Dies legt die Durchführung von Versuchen zum Bestimmen dieser Werte nahe, durch welche das Verhalten des Wassers in Segmenten von oben nach unten am Filter untersucht wird.

VERSUCHSWEG

TJm die wirksamste Anordnung einer oder mehrerer Düsen eines Brausekopfstückrohres zum Erhalt eines Wasserströmungsbildes in einer zur Filteroberfläche senkrechten Ebene zu erreichen, muß

1. der Druck p^ an den Düsen festgelegt werden;

2. für verschiedene S₁ (welche die Größe und Form der oberen Düse beschreiben) jeweilig die längstmögliche 1 (die senkrechte Abmessung des Waschbereiches) gefunden werden, die zu einer zufriedenstellenden Reinigung des oberen Abschnitts des Filters führt. Diese Ergebnisse können durch die Formel 1- = P* (s-j) ausgedrückt werden;

- 10 -

909836/127 0

190ΊΗ9

- ίο -

3. für festgelegte S₁ unter Verwendung der entsprechenden L₁ = /T₁(S₁) und eines unterschiedlichen s„ die zur zufriedenstellenden Reinigung des zweiten Filterabschnittes führende, längstmögliche L₂ gefunden werden. Dies führt zur Formel Lp = f (^s-j) /(Sp)· Al^le diese Formeln können in Abhängigkeit von verschiedenen S₁ durch die Formel Lp = /₂(^si^S2^ ausgedrückt werden;

4· ähnlicherweise für festgelegte S₁ und s_? mit entsprechenden L₁ = ^-|(^s-]) und L₂ = ^₂(S₁ S₂) die Formel L^ = f ^s-\₃ (^s

erhalten werden, die zu L^ = ^,(a..s s ) führt.-

Es ist eine Bedingung des Systems, daß L₁ + L₂ + L-* = L ist (siehe Fig. 1). Die Anzahl der erforderlichen Düsen "n" hängt von den Größen S₁S₂S., ab.

ARBEITSWEISE

Die Gesamtkosten oder der Nutzwert der Filterwaschung ist die Summe der Kosten des Wassers/28,32 m3 (1000 Ku/bikfuß) "Q" plus die Kosten für die Aufreehterhalttmg des Hauptwasserleitungsdruckes "P", welcher der an den Düsen erforderliche Druck "p" plus der Druckabfall von der Hauptleitung zu den Düsen für das erforderliche Volumen/sek ist. Nachdem eine Kostenformel in Bezug auf "s" und "p" entwickelt wurde, welche die Form fcostn (^si^s2^s3^ ^na-fci können die Kosten verschiedener Werte von ^ , np, n., optimal gestaltet werden, worin "n" der zum Erfassen von "L" erforderlichen Anzahl von Düsen entspricht.

Der Versuch kann mit einem anderen Druck p₂ wiederholt und die Kosten können mit β . (S₁S₂S-) optimal gestaltet werden.

Die optimalen Werte "s" und "p" können schließlich durch λ .(n,s) verbessert werden, worin "n" die Anfangskosten für eine Düsenanzahl "n" und "s" die Unterhaltungskosten als Funktion der Düsengröße darstellt; je kleiner die Düse, desto höher

- 11 -

909836/1270

BAD ORIGINAL

die Verstopftmgsgefahr und folglich die Unterhaltungskosten.

Auf die obige Verfahrensweise wird das optimale asymmetrische Strömungsbild in einer senkrechten Ebene durch den Filter unter statischen Bedingungen festgestellt, d.h. Bedingungen, unter welchen keine horizontale Bewegung der Düsenanordnung stattfindet. Man muß nun die maximal mögliche Geschwindigkeit der horizontalen Bewegung "h" berechnen.

Der Wert von ^Mh^M ergibt sich aus der Untersuchung jedes einzelnen senkrechten Segments des Filters unter den Bedingungen des optimalen Strömungsbildes für den Wert von "q." und die Weite des Strömungsbildes des Sprühkegels in diesem Segment. Die Maximalgeschwindigkeit der horizontalen Bewegung ist * ^t welche den Minimalwert "q" liefert, der pro Flächr .eheit erforderlich ist. Es ist offensichtlich, dal? großer Geschwindigkeit der Horisontalbewegung das Filtermedium in seiner ganzen Dicke ungenügend durchspült wird; der Wert "q." je Flächeneinheit wird zu niedrig sein. Ist dagegen die Bewegungsgeschwindigkeit zu klein, so wird der Wert "q" größer als erforderlich, so daß das Wasser und die Zeit, die zum Reinigen des Filters erforderlich sind, vergeudet werden.

Durch das volle Verständnis gewisser Charakteristiken des Systems kann das ausgedehnte Experimentieren weitgehend eingeschränkt werden.

Erstens gibt es eine Anzahl mathematischer Beziehungen, die von Bedeutung sind:

Auf treff energie = e = Ps(m/t) v² = fs (m/t) ρ = /⁷Sp

1.5

d²

Konzentration = c = fs(m/t) =

- 12 -9 0 9 8 3 6/1270 ' BAD ORIGINAL-

1901 HS

Vol/Iiinearzoll (2,54 cm) = Ps(m/t) =

Vol/Kubikzoll (16,586 cm⁵) = /s(m/t) Z JJJ, = /s/n"

A=|(w
A = /d²

Darin bedeutet

e die Auftreffenergie,

c die Konzentration,

s die Beschreibung der Größe und Form der Düse,

q. das Gesamtvolumen

η die Anzahl der Düsen ;je Brausekopfrohrstück,

ρ der Druck an der Düse,

A der Bereich des Strömungsbildes beim Auftreffen des Wassers,

1 die senkrechte Bemessung von A,

w die horizontale Bemessung von A,

h die Geschwindigkeit der horizontalen Bewegung des Brausekopfrohres,

d der Abstand von der Düsenspitze bis zum Filter,

m das gelieferte Volumen,

t die Zeit,

ν die Geschwindigkeit.

Zweitens kann gefolgert werden, und die Versuche bestätigen es, daß eine Darstellung der Minimalwerte von "c" und "e", die für eine wirksame Reinigung erforderlich sind, durch die Formel

(1) e (!) * Ic₁ + k₂

_{1 +} /1 \

- 13 909836/1270

(2) c (L) =

beschrieben werden kann, worin L der Abstand ist, der an der Filterfläche von oben bis unten gemessen ist (siehe Fig. 1 und 6). Ic₁ hängt von der minimalen Auftreffenergie "e" ab, die zum wirksamen Waschen der ersten Schicht "x" (siehe Fig. 2b) und um dem Wasser in der Mitte des Filters "y" eine genügende Durchwirbelungsenergie zu erteilen erforderlich ist. Bei den besten Ergebnissen wird der Wert k₂ zweimal größer als der Wert k., sein, und alle Werte von k müssen positiv sein. i k.. + kp entsprechen der Energie "e (o)", die zum Treiben des Wassers durch den Filter ohne Hilfe der Schwerkraft im Oberteil erforderlich ist, in welchem L wie zuvor bei (1) gleich ο ist.

μ CX ti _un(j njj» hängen von der Form des Sprühstromlinienbildes und von der Beschaffenheit des Filters ab und haben willkürlich zugeschriebene Werte. Im allgemeinen sind "0C" und ⁿ,J ⁿ jeweils größer als 6 für dicke Filter und kleiner als 6 für dünne Filter, betreffen jedoch keine kritischen Werte.

k~ ist eine Funktion der Schwerkraft, des Winkels des Filters zur Horizontalen und der Energieabsorptionseigenschaften der verschiedenen Materialschichten im Filter.

k. hängt von der Minimalkonzentration "c" des sämtliche Be-. reiche der ersten Schicht "x" zu überflutenden und das innerhalb des Filters abwärtsströmenden und durch die Schicht "z" entweichenden Wassers zu ergänzenden Wassers ab.

kn stellt die in den oberen Bereichen zum Einleiten des Hinablaufphänomens im Filter erforderliche Wassermenge dar.

-H-909836/ 1 2 7 Q

-H-

kg ist eine Funktion der Schwerkraft, des Winkels des Filters zur Horizontalen und der Durehlässigkeitscharakteristiken der verschiedenen Materialschichten im Filter.

Drittens, es besteht ein enges Verhältnis zwischen ^!le" und "c", wie aus den Formeln

= /sp_
'A

ersichtlich.

e = /sp_ und c =

A 'A

Viertens, bei einem festgelegten Druck p.. ist "e" und "c" = fs/A, und da A = [Lw, ist zu folgern, daß je kleiner "w", umso größer "L" ist und umso weniger Düsen und umso niedriger

^ ^S1^S2 werden zum wirksamen Waschen vorhanden sein. Eine

schlitzförmige Düse kann zwanzig oder mehr mal wirksamer sein als eine runde oder viereckige Düse.

Fünftens, aus der Tatsache, daß es sich um Maximalwerte bei in der Richtung der zunehmenden ^ML" mit negativen Gefällen symmetrisch verlaufenden Schrägen handelt, erhellt, daß der Winkel der Düse zum Filter und die Form der Düse zur Vorgabe der erforderlichen Schrägen verwendet werden können. So ergibt z.B. eine von der Senkrechten ab befindliche einzelne Düse —τ wie jene in Fig. 5 — eine Schräge "e" und "c", wie in Fig. 4 gezeigt, oder aber kann eine Düse — wie die in Fig. 5 gezeigte —,die asymmetrisch spritzt, zu ähnlichen Ergebnissen führen.

Unter Berücksichtigung dieser Tataachen und insbesondere nach Kenntnis der allgemeinen Form der optimalen Kurven für "e" und "c" — wie oben beschrieben und in Fig. 6 gezeigt — ,ist es möglich, die Werte von k.., kp, k~, fc,, Ic₁- und. kg für einen bestimmten Filter aufzurunden, der in einem gewissen Winkel zur Horizontalen liegt, wodurch die Anzahl der Versuche der

... . - 15 909838/1270

zum Erhalt der zugehörigen Werte für die die Leistungsfähigkeit optimal gestaltenden Berechnungen erforderlichen Versuchsreihen beträchtlich verringert wird.

Pig. 1 zeigt eine Anordnung aus drei Düsen, die zum Erhalt asymmetrischer Strömungsbilder ausgebildet sind. Liefert nun die Düse 21 etwa 13,638 l/min (3 engl. Gallonen/min) bei 2,812 kp/om (40 psi) aus einer Entfernung von 5,08 cm (2 Zoll), die Düse 22 etwa 9,092 l/min (2 engl. Gallonen/min) bei 2,812 kp/cm (40 psi) aus einer Entfernung von 8,89 cm (3,5 Zoll) und die Düse 23 etwa 4,546 l/min (1 engl. Gallone/ min) aus einer Entfernung von 8,89 cm (3,5 Zoll), so können die Vorteile dieses asymmetrischen Strömungsbildes aus Pig. 7 ersehen werden, in welcher die Kurve 1 die Minimalwerte von "c" und die Kurve 2 die Minimalwerte von "e" darstellt, die zur Erzielung einer wirksamen Reinigung einer bestimmten Filterplatte erforderlich sind. Die Kurve 3 stellt den Minimalwert von "c" zusammen mit dem zugegebenen hinablaufenden Wasser dar. Die Kurve 6 ist die Resultierende "c" mit dem für die asymmetrischen Düsen zugegebenen/wasser. Die Resultierenden "o" und ⁿeⁿ aus den asymmetrischen Kopfstücken in Pig. 1 sind als Kurve 4 bzw. 5 dargestellt.

Eine einzige, senkrecht über dem Mittelpunkt des Pilters angeordnete Düse, die dasselbe Volumen — d.h. 27,276 l/min (6 engl. Gallonen/min) bei 2,812 kp/cm² (40 psi) — liefert, führt zu den durch die Kurven 7, 8 und 9 in Pig. S gezeigten Ergebnissen, die in den unteren 70$ des Pilters nicht sehr zufriedenstellend und in den oberen 30% vollkommen unzureichend sind.

Theoretisch würde eine einzige Düse 272,76 l/min bis 545,52 l/min (60 bis 120 engl. Gallonen/min) liefern müssen, d.h. zehn bis zwanzig mal mehr als die asymmetrische Anordnung, zur wirksamen Reinigung desselben Pilters.

- 16 909836/1270

1901 U9

Die drei Düsen, die jeweils 9,092 l/min bei 2,812 kp/cm² (2 engl. Gallonen/min bei 40 psi) liefern und ohne Asymmetrie angeordnet sind, sind durch die Kurven 10, 11 und 12 in Fig. gezeigt. Obwohl sie besser als die durch eine einzige Düse erzielten Ergebnisse sind, wird festgestellt, daß sie 75$ hinter einer wirksamen Reinigung in den oberen 20$ des Filters zurückbleiben und daß in den unteren 80$ das Reinigungswasser vergeudet wird. Drei.Düsen ohne Asymmetrie müßten insgesamt 90,92 l/min (20 engl. Gallonen/min) bis 156,38 l/min (30 engl. Gallonen/min) liefern, um den ganzen Filter wirksam zu reinigen.

Fig. 3, 4 und 5 zeigen andere Methoden zur Erzielung einer asymmetrischen Wasserlieferung an der Filterfläche.

Das erfindungsgemäße Gerät ist genügend leistungsfähig und betriebssicher, um die Verwendung von Dauerfiltermedien zu gestatten. Obwohl das Gerät selbsttätig ist, wird nicht vorgeschlagen, den Filter zu reinigen, während Luft durch ihn strömt, wobei es notwendig ist, entweder das Filtersystem zu umgehen oder einen Abschnitt des Filterbettes zu reinigen, während das staubgeladene Gas durch einen anderen Abschnitt des Filterbettes geleitet wird, oder aber die Gebläse abzustellen.

Da Filter üblicherweise an isolierten Stellen installiert sind, ist jegliche Wartung und Bedienung unpraktisch und kostspielig, wogegen das erfindungsgemäße Gerät zu größerer Automatisierung geeignet ist. Bei Verwendung von Steuerungen und dank der Reinigungsleistung und der Einfachheit des Antriebsmechanismus, braucht das Gerät möglicherweise ein Jahr oder langer keine Wartung, während einige herkömmlichen Systeme eine wöchentliche Wartung benötigen.

- 17 9098 3 6/1270

Claims (3)

Patentans prüohe

1. Filterspülgerät, das eine Brausekopfanordnung aufweist, die mit einem Reinigungsmittelvorrat verbunden werden kann und mit einer oder mehreren Spritzöffnungen zum Richten des Reinigungsmittels auf einen zu reinigenden Filter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen ein asymmetrisches Sprühstromlinienbild oder ein Stromlinienbild unterschiedlicher Dichte erzeugen können.

2. Gerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brausekopfstück mit einer Anzahl Spritz- oder Sprühöffnungen (21, 22, 23) versehen ist, die auf solche Weise in Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie ein asymmetrisches Sprühströmungsbild erzeugen, dessen oberer Bereich bei normalem Gebrauch des Gerätes eine größere Dichte als sein unterer Bereich aufweist.

3. Filterspülgerät, das an einen Filter angeschlossen ist und eine Brausekopfanordnung, sowie eine Tragstruktur für diese und Antriebsmittel zur Erzeugung einer Hin- und Herbewegung der Brausekopfanordnung entlang der Filterfläche aufweist, wobei das Brausekopfstück mit einem Reinigungsmittelvorrat verbunden werden kann und mit einer oder mehreren Spritzdüsen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Düse in Abstand vom Filter angeordnet ist, so daß die Auftreffenergie und die Wasserkonzentration an der Filteroberfläche gemäß den nachfolgenden Gleichungen beschrieben ist: ■

(1) e (1) =k| + k₂

(a

(2) c (L) = k₄ +

- 18 9 0 9 8 3 6/1270"

Darin "bedeuten

e(L) die Auftreffenergie,

k^ + kg die Energie β/ \ und zwar wie folgt: die zum Treiben des Wassers durch den Filter ohne Zuhilfenahme der Schwerkraft im oberen Bereich, in welchen 1=0 erforderliche Energie,

L die vom Oberteil des Filters nach unten gemessene Entfernung,

k-z eine Funktion der Schwerkraft, des Winkels des Filters zum Horizont und der Durchlässigkeitscharakteristiken der verschiedenen Materialschichten im Filter,

OC eine Konstante,

c(L) die Konzentration an einem gegebenen Punkt,

k. + k,- die Konzentration Ο/_ολ» wobei

k, von der minimalen Konzentration "c" des Wassers zum Überfluten aller Bereiche der ersten Schicht "x" und zur Ergänzung des innerhalb des Filters abwärtsfließenden Wassers abhängt, das auf der Rückseite (der Schicht "z") verlustig geht,

kr- die in den oberen Bereichen zum Einleiten des Hinablaufphänomens im Filter erforderliche Wassermenge ist,

kg eine Funktion der Schwerkraft, des Winkels des Filters zum Horizont und der Durchlässigkeitscharakteristiken der verschiedenen Materialschichten im Filter darstellt und eine Konstante ist.

909 8 3 6/1270

Leerseite