DE19826105A1 - Verfahren und Filter zum Abscheiden von schmelzbaren Staubpartikeln - Google Patents

Abstract

Filter zum Abscheiden von schmelzbaren Staubpartikeln aus damit belasteter Luft, insbesondere von aus Granulaten von Kunstharzen oder Heißschmelzklebern entstandenen Stäuben, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse, das einen beheizbaren Mantel und sich in Stirnflächen gegenüberliegende Eintritts- und Austrittsöffnungen hat, einen innerhalb des Gehäuses mit Abstand zu diesem angeordneten rotationssymmetrischen Filterkorb mit beheizbarem Filtermaterial, der im Gehäuse drehend antreibbar gelagert ist und eine konzentrisch zu Gehäuse und Filterkorb liegende Hohlwelle, die vom Innenraum des Filterkorbes bis nach außerhalb des Gehäuses führt und mit einem Absauggebläse verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Abschei­ den von schmelzbaren Staubpartikeln aus damit belasteter Luft, insbesondere von aus in Granulaten von schmelzbaren Kunstharzen oder Heißschmelzklebern entstandenen Stäuben.

Die vorstehend genannten Materialien werden in Granulatform gehandelt, beispielsweise in der Gebindeform sogenannter big packs, jedoch üblicherweise in schmelzflüssiger Form verarbei­ tet. Als Vorstufe zur Verarbeitung in entsprechenden Maschinen ist das Granulat aus den Gebinden zunächst in Schmelztanks um­ zufüllen, in denen das Granulat erschmolzen wird und von denen aus die genannten Maschinen mit schmelzflüssigem Material ver­ sorgt werden.

In den Granulaten entstehen, wie allgemein bekannt und unver­ meidbar, Stäube, die zumindest beim vorgenannten Umfüllen frei­ gesetzt werden und aufwirbeln, was verschiedene Gefahren und Nachteile hervorruft. In den Schmelztanks oder beim Austreten der Stäube auch außerhalb derselben können explosionsfähige Luft-Staub-Gemische entstehen, die unter allen Umständen zu vermeiden sind, weiterhin führt ein Freiwerden der Stäube zu einer Arbeitsplatzbelastung, die gesundheitsgefährdend sein kann. Letzendlich setzen sich die freigewordenen Stäube ab und verschmutzen die Arbeitsumgebung im erheblichen Maße.

Der erstgenannten Gefahr kann dadurch entgegengewirkt werden, daß die Schmelztanks vor dem Einfüllen von Granulat mit Stick­ stoff begast werden, was ein erheblichen Verfahrensaufwand be­ dingt. Die weiteren Erscheinungen sind durch Absaugung und Fil­ terung der staubbelasteten Luft aus den Schmelztanks zu bekämp­ fen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Stäube auch bereits bei Umgebungstemperatur klebrige Konsistenz haben, um so stär­ ker, je niedriger ihr Schmelzpunkt liegt, so daß sich die Staub­ partikel in üblichen Filtervorrichtungen anlagern und diese nach kürzester Zeit zusetzen. Vertretbare Standzeiten der Filter sind nicht zu erreichen. Die belasteten Filtereinsätze oder -matten stellen ein Entsorgungsproblem dar.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die ein Abscheiden von schmelzbaren Staubpartikeln der genannten Art, aus damit belasteter Luft in praktikabler Weise mit geringem Aufwand zu­ lassen.

Ein erstes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luft durch eine über die Schmelztemperatur der Staubpartikel aufge­ heizte Filtereinheit geführt wird und in der Filtereinheit er­ schmolzenes Material abgeleitet wird. Dieses Ableiten kann unter Einfluß der Schwerkraft, ggfs. auch unter Einfluß von Zentrifu­ galkräften erfolgen. Die Filtereinheit reinigt sich damit wäh­ rend des Betriebes selber. Die Maschenweite kann hierbei so ausgelegt werden, daß die optimale Filterwirkung gerade dann erreicht wird, wenn die Filteroberfläche mit einem Film er­ schmolzenen Materials benetzt wird. Jedes Anlagern von weiteren Staubpartikeln wird durch entsprechendes Abfließen und Ableiten erschmolzenen Materials ausgeglichen.

Ein zweites Verfahren zum Abscheiden von schmelzbaren Staub­ partikeln der genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in einer über die Schmelztemperatur der Staubpartikel auf­ geheizten Durchlaufzentrifuge zentrifugiert wird und erschmolze­ nes Material daraus abgeleitet wird. Auch hierbei wird der Staub unter Ausnutzung der Schmelzbarkeit der Staubpartikel abgeschie­ den, wobei in gleicher vorteilhafter Weise das abgeschiedene Material zurückgewonnen wird. Die Zentrifugiervorrichtung rei­ nigt sich ebenfalls selbst mittels ihrer üblichen Abscheidungs­ funktion.

Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung, die die Umsetzung bei­ der erfindungsgemäßer Verfahren in sich vereinigt, ist gekenn­ zeichnet durch ein im wesentlichen rotationssymetrisches Gehäu­ se, das einen beheizbaren Mantel und sich in Stirnflächen gegen­ überliegende Eintritts- und Austrittsöffnungen hat, einen in­ nerhalb des Gehäuses mit Abstand zu diesem angeordneten rota­ tionssymetrischen Filterkorb mit beheizbarem Filtermaterial, der drehend antreibbar gelagert ist und eine konzentrisch zu Gehäuse und Filterkorb liegende Hohlwelle, die vom Innenraum des Filter­ korbes bis nach außerhalb des Gehäuses führt und mit einem Ab­ sauggebläse verbindbar ist. Bei einer Filtervorrichtung dieser Art wird die im wesentlichen axial durch das Gehäuse strömende Luft durch den rotierenden Filterkorb mit einem Drall versehen, so daß ein wesentlicher Anteil der Staubpartikel unmittelbar mit der Gehäusewand in Kontakt gerät und dort anhaftet und er­ schmilzt. Zum anderen wird die noch mit Reststaubanteilen bela­ stete Luft von außen nach innen über den Filterkorb geführt, wobei Reststaubanteile im Filtermaterial haften bleiben, dort ebenfalls erschmolzen werden und als erschmolzenes Material unter dem Einfluß der Schwerkraft und/oder von Zentrifugalkräf­ ten abgeleitet werden, wobei ein Teil beispielsweise durch Ab­ schleudern auch auf die Gehäusewand geraten kann. Hierdurch tritt die selbstreinigende Wirkung des Filterkorbes ein, das Gehäuse reinigt sich durch Abfließen des niedergeschlagenen und erschmolzenen Materials unter Schwer­ kraft. Bei der bevorzugten Montage mit senkrechter Achse und Durchströmung des Gehäuses von unten nach oben kann das er­ schmolzene Material durch die Lufteintrittsöffnung abfließen. Bei der ebenfalls möglichen Montage mit horizontaler Achse kann an der tiefsten Stelle des Gehäusemantels eine entsprechende Ableitung des erschmolzenen und unter Schwerkraft hier zusammen­ fließenden Materials erfolgen.

In günstiger Ausführung ist der Filterkorb auf der Hohlwelle fliegend gelagert. Dies ermöglicht die Ausbildung einer zen­ tralen Lufteintrittsöffnung auf der der Hohlwelle gegenüberlie­ genden Seite. Ausführungen mit doppelter Lagerung des Filterkor­ bes sind jedoch ebenfalls möglich, wobei dann Lufteintrittsöff­ nungen auf einem Teilkreis in der entsprechenden Deckelfläche verteilt sein können. Die Hohlwelle kann stehend im Gehäuse montiert werden und der Filterkorb kann drehend auf der Hohlwel­ le gelagert sein. Alternativ hierzu kann die Hohlwelle rotierend im Gehäuse gelagert sein und drehfest mit dem damit umlaufenden Filterkorb verbunden sein. Der Filterkorb kann eine stützende, insbesondere doppelwandige Struktur haben, die mit Filtermatten belegt bzw. ausgefüllt ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Filtermatten zum einen gegen die von außen nach innen erfol­ gende Luftströmung und zum anderen gegen die Zentrifugalkräfte abgestützt werden müssen. Da die Filtermatten kein Verbrauchs­ material darstellen, sondern sich dauerhaft selbst reinigen, kann eine sichere Verbauung in der Stützstruktur vor einer eben­ falls möglichen Austauschbarkeit der Filternadeln den Vorrang haben.

Sofern hier von Filtermatten die Rede ist, ist jede geeignete Form von Filtergespinst, das sich flächig gestalten läßt, einge­ schlossen. Im Filterkorb können geeignete Heizelemente unterge­ bracht sein. In bevorzugter Ausführung ist jedoch das Material der stützenden Struktur und/oder die Filtermatten elektrisch leitend und wird unmittelbar zu einer elektrischen Widerstands­ heizung ausgebildet. Die Beheizung des Gehäuses auf der anderen Seite kann durch außen angeordnete elektrische Widerstandshei­ zungen bewerkstelligt werden.

Abweichend von der echten Rotationsform kann das Gehäuse bei­ spielsweise auch im Querschnitt Polygonform haben, so daß han­ delsübliche plattenförmige Widerstandsheizungen außen aufge­ bracht werden können. In der sicherlich häufigsten Anwendung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wird diese mittels eines Ringflansches, der an der Lufteintrittsseite ausgeführt ist, auf eine Kreisöffnung im Deckel eines Schmelztanks aufgeschraubt, der im Deckel eine weitere Öffnung bzw. einen Stutzen zum Befül­ len mit Granulat hat. Vor dem Aufsetzen eines mit Granulat be­ füllten big packs auf diesen Stutzen wird die Filtervorrichtung in Betrieb gesetzt, d. h. Filterkorb und Gehäuse werden vor­ geheizt, der Filterkorb wird rotierend angetrieben und das mit der Hohlwelle verbundene Sauggebläse wird in Betrieb gesetzt. Der bei der Entleerung des big packs aufgewirbelte Staub wird mit der Behälterluft abgesaugt und in der Filtervorrichtung abgeschieden, wobei erschmolzenes Material über die Luftein­ trittsöffnung in den Schmelztank zurücktropft. Der Schmelztank dient selber dem Erschmelzen des Granulats und ist mit entspre­ chenden Heizvorrichtungen im Bodenbereich ausgerüstet. Die Hohl­ welle ist gegenüber dem Absauggebläse in geeigneter Weise ab­ zudichten, insbesondere bei angetriebener Hohlwelle mittels einer gleitenden Wellendichtung. Für den Antrieb des Filterkor­ bes, insbesondere gemeinsam mit der Hohlwelle sind geeignete Mittel vorzusehen, beispielsweise ein auf der Hohlwelle aufge­ setztes Antriebsritzel, das vom Abtriebsritzel eines Elektro­ motors angetrieben wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Figur dargestellt. Obwohl eine vertikale Mittel­ achse nicht eingezeichnet ist, sind alle Teile als rotations­ symetrisch bezüglich einer vertikalen Mittelachse anzunehmen. Ein Gehäuse 11 besteht aus einem teils zylindrischen, teils konischen Mantel 12, einem oberen Deckel 13 und einem diesem gegenüberliegenden Flansch 14, in dem eine zentrale Eintritts­ öffnung 15 ausgebildet ist. Im Deckel 13 ist eine mehrteilige Wellendurchführung 16 mit einer Wellendichtung 17 eingesetzt. Mit nicht mehr dargestellten Lagungsmitteln ist in dieser Wel­ lendurchführung 16 eine Hohlwelle 18 drehbar gelagert. Auf dem Gehäuse 12 sind außen Heizkörper 19 auf dem zylindrischen und 20 auf dem konischen Teil sowie Heizkörper 21 auf dem Deckel be­ festigt. Am inneren Ende der drehend antreibbaren Hohlwelle 18 ist ein Filterkorb 22 angehängt, dessen Form dem des Gehäuses ähnlich ist. Ein aus Filtermaterial bestehender napfförmiger Korb 23 wird stirnseitig von einem luftundurchlässigen Deckel­ teil 24 geschlossen und mit dem offenen Ende der Hohlwelle 18 verbunden. Am Filterkorb 23 sind Stützstrukturen 25, 26 und im wesentlichen unabgestütztes selbsttragendes Filtermaterial 27 erkennbar. Dieses muß in der gezeigten Ausführung im wesentli­ chen selbsttragend sein und kann beispielsweise, wie in der Einzelheit dargestellt sein soll, aus einem Drahtgeflecht beste­ hen. Der Flansch 14 wird üblicherweise mit einem Gegenflansch an einem Kreisloch auf der Oberseite eines Schmelztanks ver­ schraubt. Die Hohlwelle 18 wird mit einem Sauggebläse verbunden und mittels eines Wellendichtrings gegenüber dessen Eintritts­ öffnung abgedichtet. Weiterhin ist die Hohlwelle mit Rotations­ antriebsmitteln zu verbinden, beispielsweise indem ein Antriebs­ ritzel auf die Welle aufgeschoben und von einem Abtriebsritzel eines Antriebsmotors ggfs. über einen Zahnriemen angetrieben wird. Andere technische Ausgestaltungen des Antriebs sind mög­ lich. Wie durch entsprechende Pfeile angedeutet, tritt die Luft über die Eintrittsöffnung 15 des Gehäuses 11 ein und wird durch die Rotationsbewegung des Filter­ korbes 22 in einen Drall versetzt, der Staubpartikel gegen die Innenwandung des Mantelteils 12 treibt. An den Innenwänden, deren Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Partikel liegt, haften diese an und werden erschmolzen, so daß die Bela­ stung der Luft reduziert wird. Infolge der Innenabsaugung aus dem Filterkorb tritt in die Luft das Korbinnere ein und strömt über das untere offene Ende 28 der Hohlwelle 18 nach oben. Über die Gehäusedurchführung wird die Luft aus dem Gehäuse geführt und verläßt die Hohlwelle 18 über das obere offene Ende 29, an das das Absauggebläse angeschlossen ist. Staubpartikel, die sich noch nicht an den Innenwänden des Gehäuses 11 niedergeschlagen haben, werden im Filtergewebe 27, dessen Temperatur ebenfalls oberhalb der Schmelztemperatur des Materials liegt, abgeschie­ den, so daß die Luft weiter gereinigt wird. Infolge der Schwer­ kraft kann dieses Material im Filterkorb nach unten fließen und an der unteren Ringkante des Filterkorbes durch die Eintritts­ öffnung 15 nach unten abtropfen. Größere Materialtropfen werden unmittelbar vom zylindrischen Abschnitt 23 radial abgeschleudert und können dann über die Innenwände des Gehäuses nach unten abfließen und an den Kanten der Eintrittsöffnung 5 abtropfen. In welcher Weise die Gravitation gegenüber der Zentrifugalwirkung beim Abscheiden aus dem Filtermaterial eine Rolle spielt, ist abhängig von der Geometrie des Korbes, der Drehgeschwindigkeit und den Materialwerten des abzuscheidenen Materials. Es ist denkbar, besondere Tropfenableiter auf der Oberfläche des Korbes anzubringen, die jedoch den ungestörten Luftstrom zwischen der Korboberfläche und der Innenoberfläche des Gehäuses nicht behin­ dern dürfen. Abwandlungen der geometrischen Verhältnisse, der Abdichtung und der Lagerung sind im Rahmen des Fachwissens in weiten Grenzen möglich. Ebenso ist wie bereits erwähnt eine beidendige Lagerung des Filterkorbes möglich. Daneben kann auch die Hohlwelle einen koaxialen Antrieb haben, wenn sie bei­ spielsweise am oben austretenden Ende Mantelöffnungen aufweist, die in einer ringförmigen Absaugkammer liegen.

Bezugszeichenliste

11

Gehäuse

12

Zylindermantel

13

Deckel

14

Ringflansch

15

Eintrittsöffnung

16

Wellendurchführung

17

Dichtung

18

Hohlwelle

19

Heizelement

20

Heizelement

21

Heizelement

22

Filterkorb

23

Mantelabschnitt

24

Deckel

25

Stützstruktur

26

Stützstruktur

27

Filtermaterial

28

Eintrittsöffnung Hohlwelle

29

Austrittsöffnung Hohlwelle

30

Gehäuseinnenraum

Claims (12)

1. Verfahren zum Abscheiden von schmelzbaren Staubpartikeln aus damit belasteter Luft, insbesondere von aus Granulaten von Kunstharzen oder Heißschmelzklebern entstandenen Stäu­ ben, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luft durch eine über die Schmelztemperatur der Staubpartikel aufgeheizte Filtereinheit geführt wird und erschmolzenes Material aus dieser abgeleitet wird.

2. Verfahren zum Abscheiden von schmelzbaren Staubpartikeln aus damit belasteter Luft, insbesondere von aus Granulaten von Kunstharzen oder Heißschmelzklebern entstandenen Stäu­ ben, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luft in einer über die Schmelztemperatur der Staub­ partikel aufgeheizten Durchlaufzentrifuge zentrifugiert wird und erschmolzenes Material aus dieser abgeleitet wird.

3. Filter zum Abscheiden von schmelzbaren Staubpartikeln aus damit belasteter Luft, insbesondere von aus Granulaten von Kunstharzen oder Heißschmelzklebern entstandenen Stäuben, gekennzeichnet durch
ein im wesentlichen rotationssymetrisches Gehäuse (11), das einen beheizbaren Mantel (12) und sich in Stirnflächen (13, 14) gegenüberliegende Eintritts- und Austrittsöffnungen (15, 16) hat, einen innerhalb des Gehäuses (11) mit Abstand zu diesem angeordneten rotationssymetrischen Filterkorb (22) mit beheizbarem Filtermaterial (27), der im Gehäuse (11) drehend antreibbar gelagert ist und eine konzentrisch zu Gehäuse und Filterkorb liegende Hohlwelle (18), die vom Innenraum des Filterkorbes (22) bis nach außerhalb des Gehäuses (11) führt und mit einem Absauggebläse verbindbar ist.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkorb (22) auf der Hohlwelle (18) fliegend gelagert ist.

5. Filter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlwelle (18) rotierend im Gehäuse (11) gelagert ist und drehfest mit dem Filterkorb (22) verbunden ist.

6. Filter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlwelle (18) stehend im Gehäuse (11) montiert ist und der Filterkorb (22) drehbar auf der Hohlwelle (18) gelagert ist.

7. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (11) an der die Eintrittsöffnung (15) auf­ weisenden Stirnseite ein Ringflansch (14) zur Befestigung an einem Granulatschmelzbehälter aufweist.

8. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Gehäuse (11) - zur Montage mit vertikaler Achse - zur Eintrittsöffnung (15) hin konisch verjüngt.

9. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (11) - zur Montage mit horizontaler Achse - am Umfang des Mantelteils (12) eine Ablauföffnung hat.

10. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkorb (22) eine stützende, insbesondere dop­ pelwandige Struktur (25, 26) hat, die mit Filtermatten (27) belegt bzw. verfüllt ist.

11. Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Material der stützenden Struktur (25, 26) und/oder der Filtermatten (27) zum Einsatz als elektrische Wider­ standsheizung leitend ist.

12. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß außen auf dem Gehäuse (11) elektrische Widerstandshei­ zelemente (19, 20, 21) angeordnet sind.