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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Feststoffpartikeln aus einem strömenden gasförmigen Medium, wobei dieser Vorrichtung einem, dem Stand der Technik bekanntem Filter, wie z. B. Patronenfilter, vorgeschaltet wird, wobei das strömende gasförmige Medium so in der Vorrichtung zwangsgeleitet wird, dass die Feststoffpartikel zentral mittig ausgetragen werden können.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, die sich die Aufgabe gestellt haben, Feststoffpartikel aus strömenden gasförmigen Medien abzuscheiden. So wird in
DE 10 2006 047 A1 ein zweistufiges Filtersystem vorgestellt, wobei in der ersten Stufe ein Vorabscheider aus Lochblech zentrisch um eine Filterpatrone angeordnet ist und das Medium in der zweiten Stufe den Patronenfilter durchströmt. Das Medium wird bei dieser Vorrichtung so tangential eingeleitet, dass auf die auszuscheidenden Partikel Fliehkräfte zur Wirkung kommen. Damit können bereits außerhalb der ersten Stufe der Vorrichtung größere Partikel abgeschieden werden. Zwar tritt bei dieser erfinderischen Vorrichtung eine Entlastung der Filterpatrone ein, der zu erzielende Wirkungsgrad für die zu erreichende Standzeitverlängerung der Filterpatrone ist, unter Beachtung des technischen Aufwandes, jedoch extrem gering.
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In
DE 20 2006 005 677 U1 wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas unter Schutz gestellt. Hierbei handelt es sich um eine Filteranlage mit mehreren Einlassöffnungen für das Rohgas, die oberhalb einer Filterpatrone angeordnet sind. Damit wird erreicht, dass das Rohgas im Fallstrom entlang der Filterpatrone fließt und nicht sofort radial die Filterpatrone belastet. Durch diese Anordnung verbunden ist ein zusätzlicher Aufbau auf die Filterpatroneneinheit und damit eine extreme Vergrößerung der Vorrichtung. Der genannte Vorteil durch diese erfinderischen Gedanken kann nicht nachvollzogen werden und trägt somit nur geringfügig zur einer Erhöhung der Standzeit der Patronenfilter bei.
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Eine weitere Filteranlage ist unter
EP 0 564 992 A2 unter Schutz gestellt. Der erfinderische Gedanke besteht hierbei darin, dass ein Zyklon als Vorabscheider einem Patronenfiltersatz vorgeschaltet ist und sich der Zyklon direkt unter dem Patronenfiltersatz angeordnet ist. Durch erfinderisch definiert festgelegte geometrische Abmessungen der Funktionselemente soll bei einem hohen Abschneidegrad ein möglichst niedriger Druckverlust erzielt werden. Der Nachteil dieser Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die gewählte Anordnung ein extrem hoher vertikaler Platzbedarf erforderlich wird. Ebenfalls ist nachteilig, dass die Verweilzeit des mittig zum Tauchrohr einströmenden Mediums im Abscheideraum des Grobstaubes, aufgrund des geringen Strömungsweges bis zum Eintritt in das Tauchrohr, sehr gering ist. Damit verbunden ist eine geringe Verweilzeit der auszuscheidenden Grobteile im Luftstrom und damit verbunden ein niedriger Wirkungsgrad.
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In
DE 7321471 U wird eine Vorrichtung zum Entstauben von Gasen unter Schutz gestellt. Diese Erfindung betrifft eine Entstaubungsanlage mit einem Zyklon und einem nachgeschaltetem Filter zur Feinfilterung des Gases. Hierbei fungiert der Zyklon bekannter Weise als Vorfilter. Kennzeichnend hierbei ist die Verbindung des Reingasstutzens über eine Schlauchleitung mit dem gegenüberliegenden Staubaustragsstutzen. Der wesentlichste Nachteil dieser Erfindung ist strömungsmechanisch begründet. Der in den Zyklon tangential eintretende Gasstrom wird aus dem Zyklon vertikal nach oben über ein in das Zentrum des Zyklons ragendes Reingasrohr abgesaugt. Bei dieser Anordnung werden Partikel durch das Reingasrohr dadurch mitgerissen, dass durch die konische Ausbildung des Zyklons im unteren Bereich eine höhere dynamische Kraft auf die Staubspartikel wirkt und in diesem Bereich erfolgt das Absaugen der Reinluft aus dem Zyklon. Die wirkende Zentrifugalkraft ist geringer als die auf die Partikel wirkende Strömungsenergie der Absaugströmung. Damit verbunden werden die Partikel mit der durch das Sauggebläse erzeugten Primärströmung mitgerissen und über das Reingasrohr ausgeschieden. Dies führt dazu, dass nur höher massebehaftete Partikel ausgeschieden werden und der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr gering ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Entstaubungsvorrichtung zu schaffen mit der es möglich ist, die bekannten Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und mit der bei minimalem Druckverlust und minimalem technischen Aufwand eine maximale Filterwirkung, insbesondere zur Entlastung der nachgeschalteten Patronenfilter, erzielt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem Gehäuse (1), vorzugsweise bestehend aus einem Gehäusemittelteil (2), einem Gehäuseoberteil (3), Gehäuseunterteil (4) und einem Gehäusedeckel (6), welche durch geeignete Verbindungsflansche (5) miteinander verbunden und auf einem Gestell (9) angeordnet sind, ein Tauchrohr (11) so angeordnet wird, dass zwischen der Innenwand des Gehäuses (1) und der Außenwand des Tauchrohres (11) ein Abstand (12) geringer Größe entsteht, wobei die durch den Lufteinlass (7) einströmende Luft durch diesen entstehenden Ringspalt (19) strömt und dabei eine Luftströmung (14) so ausbildet wird, dass diese am unteren Ende des Tauchrohres (11) zwangsweise in das Tauchrohr (11) geleitet wird und über den Innenbereich des Tauchrohres (11) zum Luftaustritt (8) geführt wird. Damit wird erreicht, dass die in der Luftströmung (14) befindlichen Partikel (15) mit der Luftströmung (14) in Rotation versetzt werden und durch eine lange Verweildauer in dem Bereich zwischen Tauchrohr (11) und Gehäuse (1) durch Fliehkraftwirkung an die Innenwand des Gehäuses (1) gefördert werden und diese Partikel (15) nach unten und unter Wirkung der Schwerkraft in den Schmutzbehälter (10) gelangen, wobei die von den Partikeln (15) befreite Luftströmung (14) über den Innenbereich des Tauchrohres (11) nach oben zum Luftaustritt (8) strömt. Durch den Abstand (12) entstehenden Ringspalt (19) erhält die Luftströmung (14) eine sehr hohe Geschwindigkeit und bei Verlassen des Ringspaltes (19) wird diese Luftströmung (14), bedingt durch den erheblich größeren Querschnitt des Tauchrohres (11), erheblich kleiner. Diese, auf die Partikel (15) wirkende Geschwindigkeitsminimierung, führt dazu, dass unter Nutzung der auf die Partikel (15) wirkenden Schwerkraftkomponente, die Partikel (15) von der Luftströmung (14) nicht mehr mitgerissen und somit ausgeschieden werden. Um zu verhindern, dass durch Luftverwirbelungen der Luftströmung (14) bereits abgeschiedene Partikel (15) erneut in die Luftströmung (14) gelangen, ist im Gehäuseunterteil (4) ein Apexkegel (16) so angeordnet, dass zwischen dem offenen Bereich des Gehäuseunterteils (4) und dem Apexkegel (16) ein definierter Spalt (17) entsteht.
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Die Entstaubungsvorrichtung mit den erfinderischen Merkmalen kann als externe Vorfilterstufe ausgebildet werden. Eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass diese Entstaubungsvorrichtung einstückig mit einem Filter (18) ausgebildet wird. Hierbei sind die Filter (18) im Tauchrohr (11) vorzugsweise so angeordnet, dass die Luftströmung (14) koaxial in die Filter (18) geleitet wird, diese durchströmt und zum Luftaustritt (8) gelangt.
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Zur Luftführung ist es vorteilhaft, den Lufteinlass (7) so auszubilden, dass dieser einen rechteckigen Querschnitt (13) besitzt und so angeordnet ist, dass die Luftströmung (14) tangential in den Abstand (12) geführt wird und mit dem Gehäuse (1) luftdicht verbunden ist. Der Luftaustritt (8) ist so ausgebildet, dass dieser in das Tauchrohr (11) hineinragt, mit diesem luftdicht verschlossen ist, und die Anordnung vorzugsweise versetzt zum Lufteinlass (7) so erfolgt, dass eine Änderung der rotierenden Luftströmung (14) im Tauchrohr (11) erzwungen wird. Bei einer weiteren vorteilhafte Ausbildung der erfinderischen Vorrichtung kann der Luftaustritt (8) axial angeordnet sein. Aus strömungstechnischer Sicht kann es von Vorteil sein, wenn die Luftströmung (14) so geleitet wird, dass die Strömungsrichtung beibehalten und der Luftaustritt (8) so angeordnet wird, dass dieser Luftaustritt (8) tangential zur Strömungsrichtung der rotierenden Luftsäule im Tauchrohr (11) angeordnet ist. Ebenfalls kann es von Vorteil sein, dass Gehäuse (1) und oder das Tauchrohr (11) konisch auszubilden
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Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Entfernung von Feststoffpartikeln aus einem strömenden Medium, vorzugsweise zur Filterung von mit Partikeln versetzter Raumluft im Maschinenbau, im Gießereibetrieb und in der Verfahrenstechnik.
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An einem Ausführungsbeispiel soll die erfinderische Vorrichtung näher beschrieben werden. Hierzu zeigen:
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1: Die Gesamtdarstellung der erfindungsgemäße Vorrichtung
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2: Eine Detailansicht des unteren Bereiches der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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3: Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit integriertem Filter
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In der Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in 1 ist ersichtlich, dass in einem Gehäuse 1, vorzugsweise bestehend aus einem Gehäusemittelteil 2, einem Gehäuseoberteil 3 und einem Gehäuseunterteil 4, welche über Verbindungsflansche 5 miteinander verbunden sind, zentrisch im Gehäuse 1 ein Tauchrohr 11 so angeordnet ist, dass zwischen der Innenwand des Gehäuses 1 und der Außenwand des Tauchrohres 11 ein Abstand 12 geringer Größe entsteht und somit einen Ringspalt 19 gebildet wird, durch den die durch den Lufteinlass 7 einströmende Luft strömt und dabei eine Luftströmung 14 so ausbildet, dass diese am unteren Ende des Tauchrohres 11 zwangsweise in das Tauchrohr 11 geleitet und über den Innenbereich des Tauchrohres 11 zum Luftaustritt 8 geführt wird. Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass die Luftströmung 14 in Rotation versetzt wird, wobei die sich in der Luftströmung 14 befindlichen Partikel 15 dieser Bewegung folgen und, bedingt durch eine lange Verweildauer in dem Bereich zwischen Tauchrohr 11 und der Innenseite des Gehäusemittelteiles 2, diese Partikel 15 durch Fliehkraftwirkung an die Innenseite des Gehäuses 1 gefördert werden und die Partikel 15 nach unten und unter Wirkung der Schwerkraft in den Schmutzbehälter 10 gelangen. Beim Entritt der Luftströmung 14 in den Innenbereich des Tauchrohres 11 tritt, bedingt durch den weit aus größeren inneren Querschnitt des Tauchrohres 11 zum Querschnitt des Ringspaltes 19 zwischen Innenbereich des Gehäuses 1 zum Außendurchmesser des Tauchrohrer 11, eine erhebliche Reduzierung der Geschwindigkeit der Luftströmung 14 ein, Diese, auf die Partikel 15 wirkende Geschwindigkeitsreduzierung bewirkt, dass die Partikel 15 von der Luftströmung 14 nicht mehr mitgerissen und somit ausgeschieden werden. Es ist vorteilhaft, das Verhältnis des inneren Durchmessers des Gehäuses 1 zum Außendurchmesser des Tauchrohres 11 in einem Verhältnis von 1:1,05 bis 2 zu gestalten.
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In 2 ist ersichtlich, das zur Verhinderung der erneuten Mitnahme bereits ausgeschiedener Partikel 15 durch die Luftströmung 14, vorzugsweise im Gehäuseunterteil 4, ein Apexkegel 16 so angeordnet ist, dass zwischen dem offenen Bereich des Gehäuseunterteils 4 und dem Apexkegel 16 ein definierter Spalt 17 entsteht, durch den die ausgeschiedenen Partikel 15 in den Schmutzbehälter 10 gelangen. Ebenfalls ist es möglich, anstelle des Apexkegels 16 andere, aus dem Stand der Technik bekannte, konstruktive Lösungen für den Partikelaustrag zu wählen. Die Entstaubungsvorrichtung mit den erfinderischen Merkmalen zeichnet sich durch einen tangentialen Lufteinlass 7 aus, wobei dieser als Spiraleinlauf oder als tangentialer Rohreinlauf ausgebildet sein kann. Der Luftaustritt 8 kann an jeder beliebigen vertikalen oder tangentialen Position angebracht werden. Es ist vorteilhaft, das Verhältnis der Fläche des Lufteinlasses 7 zur Querschnittfläche des Tauchrohres 11 mit 0,05 bis 0,3 auszubilden.
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Zur Luftführung ist es vorteilhaft, den Lufteinlass 7 so auszubilden, dass dieser einen rechteckigen Querschnitt 13 besitzt und so angeordnet ist, dass die Luftströmung 14 tangential in den Abstand 12 geführt wird und mit dem Gehäuse 1 luftdicht verbunden ist. Der Luftaustritt 8 ist so ausgebildet, dass dieser in das Tauchrohr 11 hineinragt, mit diesem luftdicht verschlossen ist, und die Anordnung vorzugsweise versetzt zum Lufteinlass 7 so erfolgt, dass eine Änderung der rotierenden Luftströmung 14 im Tauchrohr 11 erzwungen wird. Aus strömungstechnischer Sicht kann es von Vorteil sein, wenn die Luftströmung 14 so geleitet wird, dass die Strömungsrichtung beibehalten und der Luftaustritt 8 so angeordnet wird, dass dieser Luftaustritt 8 tangential zur Strömungsrichtung der rotierenden Luftsäule im Tauchrohr 11 angeordnet ist.
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Die Entstaubungsvorrichtung kann als externer Vorfilter ausgebildet werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist ein Filter 18 integraler Bestandteil der Vorrichtung, wobei die Patronenfilter 18 vorzugsweise im Tauchrohr 11 so angeordnet sind, dass die Luftströmung 14 koaxial in die Filter 18 geleitet wird, diese durchströmt und zum Luftaustritt 8 gelangt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehäusemittelteil
- 3
- Gehäuseoberteil
- 4
- Gehäuseunterteil
- 5
- Verbindungsflansch
- 6
- Gehäusedeckel
- 7
- Lufteinlass
- 8
- Luftaustritt
- 9
- Gestell
- 10
- Schmutzbehälter
- 11
- Tauchrohr
- 12
- Abstand
- 13
- Querschnitt
- 14
- Luftströmung
- 15
- Partikel
- 16
- Apexkegel
- 17
- Spalt
- 18
- Filter
- 19
- Ringspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006047 A1 [0002]
- DE 202006005677 U1 [0003]
- EP 0564992 A2 [0004]
- DE 7321471 U [0005]
