-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Staubbindung, insbesondere
bei einer Förderung von Schüttgut, mit zumindest
einem Gehäuse, in dem eine Elektrode angeordnet ist, um
ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode und dem Gehäuse
zu erzeugen. Außerdem wird ein Verfahren zur Staubbindung,
insbesondere bei einer Förderung von Schüttgut
beschrieben, bei dem eine in einem Gehäuse angeordnete
Elektrode ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode und dem Gehäuse
erzeugt und ladungstragende Partikel eines sich in dem Gehäuse
befindlichen Staub-Luft-Gemisches an einer Innenwand des Gehäuses
abgeschieden werden.
-
Bei
der Förderung bzw. dem Transport von Schüttgut
entsteht oftmals Staub, insbesondere wenn das Schüttgut
von einer Transporteinrichtung übergeben wird, beispielsweise
an eine andere Transport- und/oder Lagereinrichtung. Die Staubentwicklung
wird hierbei noch verstärkt, wenn bei der Übergabe
das Schüttgut eine bestimmte Fallhöhe überwindet.
Die einzelnen Partikel des bei der Übergabe entstehenden
Staubes weisen eine nur sehr geringe Partikelgröße
auf, so dass die Partikel über einen längeren
Zeitraum hinweg in der Umgebungsluft schweben können. Es
bildet sich dadurch ein Staub-Luft-Gemisch, das nicht nur auf den
Förderprozess sondern auch auf die Umgebung, Personal und/oder
Umwelt eine schädliche Wirkung ausübt. Schließlich
ist der durch die Staubentwicklung auftretende Materialverlust des
Schüttgutes nicht unbeachtlich.
-
Um
den Staub zu binden, sind mehrere Möglichkeiten bekannt.
Beispielsweise kann das Staub-Luft-Gemisch durch geeignete Filtereinrichtungen
mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen geleitet werden, bei
denen die Staubpartikel sich in den Filtereinrichtungen an den Begrenzungen
der Öffnungen anlagern. Der Reinheitsgrad der entstaubten
bzw. gefilterten Abluft ist hierbei abhängig von einer
Feinheit der Filtereinrichtungen, der Größe und
Anzahl der Öffnungen, der Dicke des Filterkuchens und der Staubpartikelgröße.
-
Da
sich bei dieser Filterung die Partikel des Staubes in den Filtereinrichtungen
ablagern, setzen sich die einzelnen Öffnungen mit der Zeit
immer weiter zu, bis die Filtereinrichtung schließlich
verstopft ist. Durch die sich verändernde Öffnungsgröße
sind die Filtereigenschaften auch nicht konstant. Weiterhin müssen
die mit den Staubpartikeln angefüllten bzw. verstopften
Filtereinrichtungen regelmäßig gereinigt oder
durch frische, unverbrauchte Filtereinrichtungen ersetzt werden.
Die ausgetauschten und ersetzten Filtereinrichtungen sind anschließend
entweder zu entsorgen, wobei die Menge der Staubpartikel dem Materialfluss
des Schüttgutes verloren gehen, oder sie müssen
aufwändig wiederaufbereitet werden, um die Staubpartikel
dem Materialfluss erneut zuzuführen.
-
Nach
dem Durchströmen des Filtergehäuses tritt das
entstaubte Staub-Luft-Gemisch als Abluft, die noch einen Restanteil
an Staub enthält, aus dem Staubbindungssystem heraus. Obwohl
ein Großteil der Partikel herausgefiltert wurde, übt
die nicht vollständig gereinigte Abluft weiterhin auf die
Umgebung, das Personal und/oder die Umwelt eine schädliche
Wirkung aus.
-
Um
den Staub an seinem Entstehungsort zu binden und anschließend
direkt in den Materialfluss zurückzuführen, wurden
Staubbindungssysteme entwickelt, die auf der Anwendung des elektrostatischen Prinzips
beruhen. Hierbei befindet sich das entstandene Staub-Luft-Gemisch
innerhalb eines Gehäuses, das oberhalb des Schütt gutes
angeordnet ist und in welches das Staub-Luft-Gemisch aufsteigt.
In dem geerdeten Gehäuse ist eine Elektrode angeordnet,
die an einer entsprechenden Hochspannung angeschlossen werden kann.
Aufgrund des erzeugten elektrischen Feldes zwischen der Elektrode
und dem Gehäuse werden Partikel des Gemisches ionisiert und
ladungstragend.
-
Diese
Partikel werden sich nun aufgrund der Ladung in dem elektrischen
Feld in Richtung des geerdeten Gehäuses bewegen. Sie lagern
sich beispielsweise an der geerdeten Innenwand des Gehäuses
ab und bilden dort Agglomerate. Durch eine geeignete mechanische
Rüttelbewegung des Gehäuses werden die Partikel
von der Gehäuseinnenwand wieder abgelöst, an der
sie sich agglomeriert haben, und fallen als Agglomerate zurück
in das Schüttgut. Nicht alle Partikel aus dem Staub-Luft-Gemisch
lagern sich an der Innenwand ab, sondern sie gelangen durch eine Öffnung,
durch die das Schüttgut heraustransportiert wird, außerhalb
des Gehäuses in die Umgebung. Somit ist die schädigende
Wirkung des Staubes zwar reduziert, aber es entsteht immer noch
eine schädliche Abluft.
-
Aus
der
DE 24 60 962 ist
ein elektronischer Staubabschneider bekannt, in dem innerhalb eines Gehäuses
sowohl die Sprüh- als auch die Niederschlagselektroden
sternförmig ausgebildet und versetzt zueinander angeordnet
sind. Auf diese Weise soll gegenüber der herkömmlichen
Anordnung der Elektroden ein hoher Abscheidewirkungsgrad erreicht
werden. Auch mit dieser Elektrodenanordnung ist jedoch eine vollständige
Bindung des im Gas-Staub-Gemisch enthaltenen Staubes nicht möglich.
-
Aus
der
GB 216 789 sowie
den dazugehörigen beiden Zusatzpatenten
GB 230841 und
GB 295 890 sind Abscheider bekannt,
bei denen die Elektroden mit einer Rüttelvorrichtung versehen
sind, mit der an den Elektroden anhaftende Staubablagerungen von
den Elektroden entfernt werden können. Bei diesen Rüttelvorrichtungen
werden entweder die gesamten Elektroden mit ihren Halterungen bewegt oder
durch Schläge, beispielsweise durch eine hammerartige Vorrichtung,
in Vibration versetzt, so dass anhaftende Stäube abfallen.
-
Vor
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Staubbindung, insbesondere bei einer Förderung von
Schüttgut, anzugeben, bei der keine schädliche
Abluft an die Umgebung abgegeben wird.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
-
Bei
einem System zur Staubbindung der eingangs beschriebenen Art ist
erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse
zwei Öffnungen aufweist, so dass das Gehäuse von
einem Staub-Luft-Gemisch durchströmbar ist, und dass zumindest
eine Vorrichtung zum Umkehren der Strömungsrichtung vorgesehen
ist. Bei einem Verfahren zur Staubbindung, insbesondere bei einer
Förderung von Schüttgut, ist vorgesehen, dass
das Staub-Luft-Gemisch in einem ersten Schritt zunächst
in einer ersten Strömungsrichtung durch das Gehäuse
strömt und in einem zweiten Schritt das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch
in einer zweiten, entgegengesetzten Strömungsrichtung durch
das Gehäuse strömt.
-
Der
Kern der Erfindung besteht darin, dass die Erfindung eine Staubbindung
in zwei Stufen in dem gleichen Filtersystem ermöglicht
und das entstaubte Staub-Luft-Gemisch beim zweiten Durchlauf bzw.
Durchströmen des Gehäuses zum Entstehungsort des
Staubes zurückgeführt, so dass keine Abluft an
die Umgebung des Staubbindungssystems abgegeben wird.
-
Vorteilhafterweise
weist bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems das Gehäuse eine im Wesentlichen hohlzylindrische
Form auf.
-
Bevorzugt
ist an der Außenseite des Gehäuses eine Rüttelvorrichtung
vorgesehen, um durch eine Rüttelbewegung den abgeschiedenen
Staub von der Innenwand des Gehäuses mechanisch zu lösen.
Besonders bevorzugt ist die Rüttelvorrichtung ein Unwuchtmotor,
der nur eine relativ geringe Leistungsaufnahme erfordert.
-
Bevorzugt
ist bei dem erfindungsgemäßen System das Gehäuse
im Wesentlichen vertikal aufgerichtet. Der abgerüttelte
und von der Gehäuseinnenwand abgelöste Staub kann
somit durch das untere, offene Ende des Gehäuses dem Schüttgut
wieder zugeführt werden.
-
Vorteilhaft
ist als Vorrichtung zur Umkehr der Strömungsrichtung ein
Ventilator vorgesehen. Dies eröffnet eine einfache und
zuverlässige Möglichkeit zur Strömungsrichtungumkehr.
Durch ein Wechseln der Drehrichtung des Ventilators können
zwei entgegengesetzte Strömungsrichtungen realisiert werden.
-
In
vorteilhafter Weise ist stromabwärts in der ersten Strömungsrichtung
an dem Gehäuse ein Aufnahmevolumen vorgesehen, um das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch
vor der Strömungsrichtungsumkehr aufzunehmen. Dieses Aufnahmevolumen
dient somit als Zwischenspeicher für das Staub-Luft-Gemisch,
bevor der zweite Filtervorgang stattfindet.
-
Um
die Filterleistung des erfindungsgemäßen Systems
zur Staubbindung zu erhöhen, ist in vorteilhafter Weise
vorgesehen, dass mehrere Gehäuse nebeneinander und parallel
zueinander angeordnet sind, die jeweils mit dem Aufnahmevolumen verbunden
sind.
-
Insbesondere
vorteilhaft sind jeweils zwei Gehäuse paarweise an gegenüberliegenden
Seiten des Aufnahmevolumens vorgesehen. Durch die Vielzahl der Gehäuse
wird die von dem System abgedeckte Fläche oberhalb der
Staubentwicklung erhöht, wodurch eine Staubabgabe an die
Umgebung weitestgehend verhindert werden kann.
-
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren beispielhaft näher erläutert, in denen
-
1 einen
Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes System
zur Staubbindung zeigt,
-
2 einen
entsprechenden Längsschnitt durch das erfindungsgemäße
Staubbindungssystem aus 1 wiedergibt, und
-
3 ein
schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Staubbindungssystems aus den 1 und 2 darstellt.
-
1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Systems zur Staubbindung, welches in Verbindung mit einer Entladung
eines schienengebundenen Schüttgutwaggons 1 eingesetzt wird.
Das in dem Waggon 1 transportierte Schüttgut (nicht
dargestellt) fällt bei der Entladung aus dem Waggon 1 in
einen Tiefbunker 2, der nach oben geöffnet ist.
Diese obere Öffnung des Tiefbunkers 2 ist mit
einem großflächigen Gitterrost 3 versehen,
durch das das Schüttgut hindurchgeschüttet wird.
Ferner sind innerhalb der Fläche des Gitterrostes 3 Schienen
(nicht gezeigt) vorgesehen, auf denen der Waggon 1 zum
Entladen oberhalb des Tiefbunkers 2 positioniert wird.
-
Das
erfindungsgemäße Staubbindungssystem weist mehrere
paarweise zugeordnete Gehäuse 4 auf, die jeweils
als ein im Wesentlichen vertikal ausgerichteter Hohlzylinder ausgebildet
sind. Die unteren Abschnitte 5 der nach unten offenen Gehäuse 4 sind
trichterförmig und zur Oberseite des Tiefbunkers 2 sich
erweiternd ausgebildet. An den Außenflächen der
unteren Abschnitte 5 sind Räder 6 vorgesehen, um
das Staubbindungssystem im Entladebereich des Tiefbunkers 2 verschieben
zu können. Hierzu sind in der Fläche des Gitterrostes 3 entweder
weitere Schienen oder einfache Laufflächen (nicht dargestellt)
vorgesehen, auf denen die Räder 6 des Staubbindungssystems
rollen können.
-
Die
hohlzylindrischen Gehäuse 4 sind gebogen, so dass
ihre jeweils oberen Abschnitte 7 im Wesentlichen horizontal
verlaufen. In den oberen Abschnitten 7 sind jeweils Ventilatoren 8 angeordnet, die
von außen ansteuerbar sind und die sich innerhalb des Gehäuses 4 befindende
Luft bzw. ein Staub-Luft-Gemisch in eine Strömungsrichtung
antreiben können. Die Strömungsrichtung kann von
außerhalb angesteuert wechselweise zwischen einer ersten
und einer zweiten, entgegengesetzten Strömungsrichtung
verändert werden.
-
Die
Gehäuse 4 weisen in ihren oberen Abschnitten 7 jeweils
eine Öffnung auf, die mit einer Abdeckhaube 9 verbunden
sind. Hierbei befinden sich jeweils paarweise zugeordnete Gehäuse 4 an
zwei gegenüberliegende Seiten der Abdeckhaube 9.
Die Abdeckhaube 9 weist eine nach unten gerichtete Öffnung
auf, an deren Rand eine geeignete Abdichtung 10 bevorzugt
aus einem flexiblen Material angeordnet ist. Die Abdeckhaube 9 kann
auf- und abwärts bewegt werden, was in der 1 durch
einen Doppelpfeil 11 angedeutet ist.
-
Wenn
sich die Abdeckhaube 9 in ihrer oberen Position befindet,
können der Waggon 1 und das Staubbindungssystem
relativ zueinander verschoben werden. Wenn der Waggon und das Staubbindungssystem
geeignet zueinander angeordnet sind, wird die Abdeckhaube 9 soweit
abgesenkt, bis die Abdichtung 10 an der Außenseite
des Waggons 1 dichtend zur Anlage kommt. Durch die Aufwärts-
und Abwärtsbewegung der Abdeckhaube 9 und der
flexiblen Abdichtung 10 kann mit bauartlich unterschiedlichen Waggons 1 eine
hinreichende Dichtung erreicht werden
-
In
jedem Gehäuse 4 ist eine Elektrode 12 angeordnet,
um ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode 12 und
der Innenwand 13 des geerdeten Gehäuses 4 zu
erzeugen. Ferner ist an den Außenseiten der Gehäuse 4 jeweils
ein Unwuchtmotor 14 als Rüttelvorrichtung angebracht,
um eine Rüttelbewegung der Gehäuse 4 zu
bewirken.
-
Im
Folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen
Staubbindungssystems beschrieben. Bei dem Entladevorgang werden
Entladeklappen 15 des Waggons 1 geöffnet.
Das Schüttgut fällt durch die Gravitation beschleunigt
durch das Gitterrost 3 in den Tiefbunker 2. Hierbei
prallt das Schüttgut auf Prallflächen 16 des
Tiefbunkers 2 bzw. auf dem bereits im Tiefbunker 2 vorhandenen
Schüttgut. Durch diesen Aufprall entsteht das Staub-Luft-Gemisch,
das nach oben aufsteigt.
-
Da
der Waggon 1, der üblicherweise nach oben offen
ist, durch die Abdeckhaube 9 und die Abdichtung 10 zu
der Umgebung bzw. zu der Umwelt abgedichtet ist, entsteht in dem
Ladevolumen des Waggons 1 beim Herausfallen des Schüttgutes
ein entsprechender Unterdruck. Dieser Unterdruck bewirkt nun, dass
das aus dem Tiefbunker 2 aufsteigende Staub-Luft-Gemisch
durch die Gehäuse 4 und durch die Abdeckhaube 9 in
das Ladevolumen des Waggons 1 strömt. Die Abdeckhaube 9 und
das von dem Schüttgut entleerte Ladevolumen des Waggons 1 bilden
somit ein Aufnahmevolumen für das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch.
-
Das
Staub-Luft-Gemisch strömt somit in einer ersten, aufwärts
weisenden Strömungsrichtung durch die Gehäuse 4.
Aufgrund einer an den Elektroden 12 angelegten und geeignet
ausgewählten Hochspannung, wird zwischen den Elektroden 12 und
den Innenwänden 13 der Gehäuse ein elektrisches
Feld erzeugt, durch welches Partikel des strömenden Staub-Luft-Gemisches
ionisiert werden. Die aufgrund der Ionisierung nun ladungstragenden
Partikel werden von dem Gehäuse 4 angezogen, das
als Anode dient. Die angezogenen Partikel scheiden sich an der Innenwand 13 ab
und bilden dort Agglomerate aus Staubpartikel. Durch eine mittels
der Unwuchtmotoren 14 erzeugte Rüttelbewegung
werden die abgeschiedenen Agglomerate mechanisch von den Innenwand 13 des
Gehäuses 4 wieder gelöst. Aufgrund ihrer
gegenüber den ursprünglichen Staubpartikeln des
Staub-Luft-Gemisches gesteigerten Größe und Masse
fallen die Agglomerate nach unten in den Tiefbunker 2 zu
dem restlichen Schüttgut.
-
Der
durch den Unterdruck in dem Ladevolumen des Waggons 1 hervorgerufene
Sog lässt das Staub-Luft-Gemisch mit einer relativ großen
Strömungsgeschwindigkeit in die erste Strömungsrichtung – aufwärts
in dem Gehäuse 4 – strömen.
Ein zusätzliches Beschleunigen bzw. Antreiben der Strömung
mittels der Ventilatoren 8 ist zu diesem Zeitpunkt nicht
erforderlich, kann jedoch begünstigend zugeschaltet werden.
-
Nach
einer vordefinierten Zeitspanne nach Beginn der Entladung werden
die Ventilatoren 8 angeschaltet. Das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch aus
dem Ladevolumen des Waggons 1 wird nun mittels der Ventilatoren 8 durch
die Abdeckhaube 9 aus dem Waggon 1 angesaugt und
in eine zweite, zu der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzte
Richtung beschleunigt. Das vorentstaubte Staub-Luft-Gemisch wird
deshalb ein weiteres Mal nun in entgegengesetzter Strömungsrichtung
durch die Gehäuse 4 geleitet, so dass ein zweites
Mal ladungstragende Partikel aus dem abwärts strömenden Staub-Luft-Gemisch
herausgefiltert werden. Hierbei ist die zweite Strömungsgeschwindigkeit
im Vergleich zu der ersten Strömungsgeschwindigkeit deutlich
geringer bzw. langsamer. Das nun ein zweites Mal gefilterte Staub-Luft-Gemisch
wird in den Tiefbunker 2 geleitet und somit entsteht prinzipiell
keine die Umgebung belastende Abluft.
-
Die 2 zeigt
eine Längsschnittdarstellung entlang der Linie B-B aus 1,
die wiederum eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A
aus 2 zeigt. In der 2 ist zu
erkennen, dass mehrere Gehäuse 4 parallel zueinander
und vertikal ausgerichtet sind. Die Gehäuse 4 sind
alle mit der gemeinsamen Abdeckhaube 9 verbunden. Ferner
ist der Figur zu entnehmen, dass die unteren Abschnitte 5 der
einzelnen Gehäuse 4 miteinander derart verbunden
sind, so dass sie zusammen ein gemeinsames Volumen definieren Die
Anzahl der nebeneinander angeordneten Gehäuse 4 kann
in Abhängigkeit der Länge des Waggons 1 geeignet
ausgewählt werden. Durch einen Doppelpfeil 17 wird
die Relativbewegung zwischen dem beweglichen Staubbindungssystem
und dem Waggon 1 angedeutet.
-
In
der 3 ist schematisch skizziert ein Blockschaltbild
des Staubbindungssystems wiedergegeben. Das System weist eine zentrale
Steuereinheit 20 auf, die mit einer Bedieneinheit 21 mit
Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen verbunden ist. Ein Betreiber des
Staubbindungssystems kann über die Bedieneinheit 21 Befehle
eingeben und/oder Statusinformationen auslesen.
-
Ferner
ist die zentrale Steuereinheit 20 mit einer Antriebseinrichtung 22 für
die Räder 6 (1 und 2),
um das Staubbindungssystem vor- und zurück zu bewegen,
und mit einer Antriebseinrichtung 23 für die Abdeckhaube 9 (1 und 2) verbunden,
um die Abdeckhaube 9 vor dem Entladen abzusenken und nach
dem Entladen wieder anzuheben, damit ein Austausch des Waggons für
eine weitere Entladung vorgenommen werden kann.
-
Schließlich
ist die zentrale Steuereinheit 20 mit einer Staubbindungseinheit 24 verbunden,
die eine Elektrodenansteuerung 25, eine Unwuchtmotorsteuerung 26 und
eine Ventilatorensteuerung 27 aufweist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2460962 [0008]
- - GB 216789 [0009]
- - GB 230841 [0009]
- - GB 295890 [0009]