DE19515649A1

DE19515649A1 - Filteraggregat zur Reinigung staub- bzw. aerosolhaltiger Gase

Info

Publication number: DE19515649A1
Application number: DE19515649A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Ing Wiederhold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1995-10-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Filteraggregat zur Abfilterung von staub- bzw. aero solhaltigen Teilchen aus gasförmigen Medien mittels Prallfiltration.

Ein solches Filteraggregat, das nicht auf dem Filtrationsprinzip mittels Sieb wirkung beruht, sondern vielmehr auf dem strömungsdynamischen Prinzip der Prallfiltration, ist aus der DE 33 41 177 A1 desselben Anmelders bekannt. Wäh rend bei der Filtration mittels Siebwirkung die Sieböffnungen kleiner sind als die abzufilternden Partikel und sich die abgefilterten Partikel auf der stromaufwärts gelegenen Oberfläche des Filters ablagern, sind im Falle der Prallfiltration die Öff nungen des stromaufwärtsgelegenen Filters größer als die abzuscheidenden Par tikel; die Partikel treten durch die Öffnungen des stromaufwärts gelegenen Filters hindurch und lagern sich auf der Oberfläche der stromabwärts gelegenen Filterflä che ab. Im übrigen wird auf die vorgenannte DE 33 41 177 A1 verwiesen, in der das Prinzip der Prallfiltration ausführlich erläutert ist.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, das aus dem ge nannten Stand der Technik bekannte Filteraggregat hinsichtlich seiner Effizienz zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen gelöst durch minde stens zwei mit Schlitzen versehene, konzentrische Röhren jeweils unterschiedli chen Durchmessers, wobei zwischen benachbarten Schlitzröhren jeweils ein inne rer Zwischenraum ausgebildet ist und die Schlitze parallel angeordnet sind, durch ein Mantelrohr, das die mindestens zwei Schlitzröhren umgibt und unter Bildung eines äußeren Zwischenraums vom äußeren Schlitzrohr beabstandet ist, und durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Gleichstrom-Hochspannungsfeldes zwischen den mindestens zwei Schlitzrohren, wobei das zu reinigende Gas dem innersten Schlitzrohr in axialer Richtung zuführbar ist, den mindestens einen inne ren Zwischenraum axial durchquert und das gereinigte Gas aus dem äußeren Zwi schenraum vorzugsweise in axialer Richtung ableitbar ist. Aufgrund des gegenüber dem bekannten Stand der Technik zusätzlich vorgesehenen Gleichstrom-Hoch spannungsfeldes wird der Filtrationseffekt dadurch signifikant verbessert, daß sich die Partikel beim Durchtritt durch die innenliegende Schlitzröhre elektrisch aufla den und von der außenliegenden Schlitzröhre elektrostatisch angezogen werden, wodurch sie mit hoher Zuverlässigkeit an der außenliegenden Schlitzröhre abge schieden werden. Die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Elektrofilterung ist insbesondere dann von besonderer Bedeutung, wenn das Schüttgewicht der Inhaltsstoffe sehr gering ist, wie dies z. B. im Falle des Rußgewichts bei Dieselmo torabgasen der Fall ist, das unter 80 g/m³ liegt.

Weiterhin unterscheidet sich das erfindungsgemäße Filteraggregat vom Stand der Technik dadurch, daß dort als Filterbleche Lochbleche vorgesehen wa ren, während im vorliegenden Fall Schlitzbleche zum Einsatz kommen, die einer seits fertigungstechnisch günstiger herzustellen sind und andererseits einen höhe ren Durchsatz durch das Filteraggregat ermöglichen.

Die Schlitze in den Schlitzröhren sind vorzugsweise achsparallel ausgerich tet, können jedoch auch schräg angeordnet sein, wodurch zusätzlich eine Drall strömung erzeugt wird.

In besonders bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist im äußeren Zwi schenraum zwischen der außenliegenden Schlitzröhre und dem Mantelrohr eine zusätzliche Reinigungseinrichtung angeordnet, die insbesondere als Katalysator zur katalytischen Reinigung des Gases oder als Biorezeptor zur biologischen bzw. bakteriellen Reinigung des Gases ausgebildet sein kann.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der min destens eine innere Zwischenraum nach unten offen ist und daß unterhalb des inneren Zwischenraums ein Sammelbehälter für die abgefilterten Teilchen an schließt, wobei zusätzlich eine Hochfrequenz-Rütteleinrichtung vorgesehen sein kann, um die an der (den) Schlitzröhre(n) abgelagerten Teilchen zu lösen. Die Rütteleinrichtung kann laufend oder periodisch aktiviert werden, und die gelösten Teilchen fallen dann unten in den Sammelbehälter; vom Sammelbehälter können sie über ein Ventil abgezogen werden, oder aber der gesamte Behälter kann aus tauschbar sein.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung können in einem gemeinsamen Mantelrohr mehrere, jeweils aus mindestens zwei achsparallelen Schlitzröhren bestehende Schlitzröhrenanordnungen nebeneinanderliegend angeordnet sein; ein solches Filteraggregat mit hoher Leistung ist beispielsweise bei der pneumati schen Förderung von Schüttgütern oder bei der Rauchgasreinigung einsetzbar.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Fig. 1, die in halbschematischer Darstellung einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filteraggregats zeigt, welches zur Ab gasreinigung von Dieselmotoren größerer Leistung dient, erläutert.

Mit der Bezugsziffer 10 ist eine innere Schlitzröhre bezeichnet, welche eine Vielzahl von zueinander und zur Achse 14 der Schlitzröhre parallelen Filterschlit zen 12 aufweist, die in mehreren, axial versetzten Gruppen angeordnet sind. Eine zur inneren Schlitzröhre 10 koaxiale äußere Schlitzröhre 16 weist ebenfalls Filter schlitze 18 auf, die entsprechend den Filterschlitzen 12 der inneren Schlitzröhre angeordnet sind. Die Schlitzröhren bestehen, entsprechend dem niedrigen Druck abfall zwischen ihnen, aus dünnen, lasergeschlitzten Blechen. Die Dimensionie rung der Röhrendurchmesser, der Längen der Röhren, der Filterschlitze und der zwischen den Filterschlitzen befindlichen Ablageflächen 20 hängt von diversen Parametern ab und ergibt sich u. a. aus der für die Abscheidung erforderlichen Ge schwindigkeit des Gases in den Filterschlitzen.

Ein Mantelrohr 22, dessen erforderliche Blechdicke sich nach dem Gesamt druck richtet, ist koaxial zu den beiden Schlitzröhren 10, 16 und mit Abstand zur äußeren Schlitzröhre 16 angeordnet. Innerhalb des zwischen der äußeren Schlitz röhre 16 und dem Mantelrohr 22 definierten äußeren Zwischenraums 24 ist eine katalytische Nachreinigungseinrichtung 26 in Form eines mit Katalysatormetallen beschichteten Feindrahtgeflechts angeordnet, welches die für die katalytische Nachreinigung erforderliche große Oberfläche aufweist. Das Feindrahtgeflecht 26 ist so gewirkt, daß es insgesamt röhrenförmig ist und so in den äußeren Zwischen raum 24 einsetzbar ist, daß es den Schlitzbereich der äußeren Schlitzröhre voll ständig überdeckt und andererseits zwischen seiner zylindrischen Außenseite und dem Mantelrohr noch einen freien Raum läßt, über den das durch das Feindraht geflecht hindurchgeströmte und gereinigte Gas nach oben in Pfeilrichtung abströ men kann. Eine anstelle des Katalysators verwendete Biorezeptoren-Nachreini gungseinrichtung würde die gleiche äußere Form und die gleiche Anordnung auf weisen.

Zum axialen Zuführen des zu reinigenden Gases in den Innenraum der inne ren Schlitzröhre 10 dient ein Abgaskrümmer 28, der in einem (gegebenenfalls als Deckel ausgebildeten) Flansch 30 endet, der das untere Ende der inneren Schlitz röhre 10 im übrigen verschließt. Am äußeren Rand des Flansches 30 ist ein ring förmiger, elektrisch isolierender Isolierblock 32 angeordnet, der, von den übrigen Bauteilen des Filteraggregats elektrisch isoliert, die innere Schlitzröhre 10 trägt. Das gegenüberliegende Ende der inneren Schlitzröhre 10 ist über einen weiteren Isolierblock 34 an einem oberen Deckel 36 fixiert, der die oberen Enden sowohl der inneren Schlitzröhre 10 als auch der äußeren Schlitzröhre 16 verschließt.

Das untere Ende des äußeren Zwischenraumes 24 ist verschlossen, während das obere Ende des äußeren Zwischenraums 24 und das unter Ende des zwischen innerer Schlitzröhre 10 und äußerer Schlitzröhre 16 gebildeten inneren Zwischen raums 17 offen ist. Unterhalb der Röhrenanordnung ist ein sich nach unten konisch verjüngender Sammelbehälter 38 angeordnet, der über ein Abzugsventil 40 entleert werden kann und im übrigen dichtend mit der Röhrenanordnung verbunden ist.

Mittels eines Hochspannungsgenerators 42 wird an die innere, elektrisch iso lierte Schlitzröhre 10 eine Gleichstrom-Hochspannung angelegt, während alle üb rigen Bauteile des insgesamt aus Metall bestehenden Filteraggregats geerdet sind. Auf diese Weise liegt zwischen der inneren Schlitzröhre 10 und der äußeren Schlitzröhre 16 ein Gleichstrom-Hochspannungsfeld an.

Mit der Bezugsziffer 44 ist ein hochfrequenter Rüttler bezeichnet, der in der Lage ist, insbesondere die äußere Schlitzröhre 16 in Vibration zu versetzen, um die sich an der äußeren Schlitzröhre 16 angesammelten Partikel abzuschütteln, so daß sie nach unten fallen und in den Sammelbehälter 38 gelangen, wo sie bei ge fülltem Sammelbehälter über das Abzugsventil 40 abgezogen werden können.

Das erfindungsgemäße Filteraggregat kann sowohl als Druckanlage als auch als Saugzuganlage betrieben werden. Im Betrieb strömt das zu reinigende Gas durch den Abgaskrümmer 28 axial der inneren Schlitzröhre 10 zu. Anschließend strömt das zu reinigende Gas in radialer Richtung durch die Schlitze 12 der inne ren Röhre, durch den inneren Zwischenraum 17 und durch die Schlitze der äuße ren Schlitzröhre 16. Im inneren Zwischenraum 17 bewirken die strömungsdynami schen Kräfte die Abscheidung der Inhaltsstoffe, die sich auf den Ablageflächen 20 neben den Filterschlitzen 18 der äußeren Schlitzröhre 16 ablagern. Aufgrund des zwischen den beiden Schlitzröhren vorhandenen elektrischen Feldes laden sich die Inhaltsstoffe an der inneren Schlitzröhre 10 auf und werden durch die geerdete äußere Schlitzröhre 16 angezogen und entladen, wodurch eine besondere effektive und vollständige Reinigung des Gases erzielt werden kann.

Das gereinigte Gas strömt nach Durchtritt durch die Schlitze 18 der äußeren Schlitzröhre 16 durch das mit Katalysatormetallen beschichtete Feindrahtgeflecht 26, wo es katalytisch nachgereinigt wird, und verläßt schließlich über den zwischen dem Feindrahtgeflecht 26 und dem Mantelrohr 22 verbleibenden freien Ringraum in axialer Richtung das Filteraggregat.

Claims

1. Filteraggregat zur Abfilterung von staub- bzw. aerosolhaltigen Teilchen aus gasförmigen Medien mittels Prallfiltration, gekennzeichnet durch

- mindestens zwei mit Schlitzen (12, 18) versehene, konzentrische Röhren (10, 16) jeweils unterschiedlichen Durchmessers, wobei zwischen benachbarten Schlitzröhren jeweils ein innerer Zwischenraum (17) ausgebildet ist,
- ein Mantelrohr (22), das die mindestens zwei Schlitzröhren (10, 16) umgibt und unter Bildung eines äußeren Zwischenraums (24) von der äußeren Schlitzröh re (16) beabstandet ist, und
- eine Einrichtung (32, 34, 42) zum Erzeugen eines Gleichstrom-Hochspan nungsfeldes zwischen den mindestens zwei Schlitzröhren (10, 16).

2. Filteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlit ze (12, 18) parallel zur Achse (14) der Schlitzröhren (10, 16) angeordnet sind.

3. Filteraggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Zwischenraum (24) eine zusätzliche Reinigungseinrichtung (26) angeord net ist.

4. Filteraggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätz liche Reinigungseinrichtung (26) als insgesamt röhrenförmiges, mit Katalysatorme tallen beschichtetes Drahtgeflecht ausgebildet ist.

5. Filteraggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätz liche Reinigungseinrichtung (26) als insgesamt vorzugsweise röhrenförmig gestal teter Biorezeptor ausgebildet ist.

6. Filteraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der mindestens eine innere Zwischenraum (17) nach unten of fen ist und daß unterhalb des inneren Zwischenraums ein Sammelbehälter (38) für die abgefilterten Teilchen anschließt.

7. Filteraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß es mit einem Rüttler (44) zum Lösen der auf den Schlitzröhren abgelagerten Teilchen versehen ist.

8. Filteraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Mantelrohr (22) mehrere, jeweils aus mindestens zwei achsparallen Schlitzröhren (10, 16) bestehende Schlitzrohran ordnungen nebeneinanderliegend angeordnet sind.