DE2038871A1

DE2038871A1 - Vorrichtung zum Filtrieren von gasfoermigen Medien

Info

Publication number: DE2038871A1
Application number: DE19702038871
Authority: DE
Inventors: Snyder Clyde A; Colley Donald G; Leliaert Raymond M
Original assignee: Wheelabrator Frye Inc
Current assignee: Wheelabrator Frye Inc
Priority date: 1969-08-12
Filing date: 1970-08-05
Publication date: 1971-03-18
Also published as: DE2038871B2; BE754775A; FR2056597A5; DE2065715A1; ZA705279B; CA924248A; DE2065715B2; GB1314206A; ES382661A1

Description

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3o August 1970

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Vorrichtung zum Filtrieren von gasförmigen Medien

Die Erfindung betrifft das Behandeln von Gasen und Dämpfen zur Entfernung von in ihnen suspendierten Feststoffen. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtrieren von Luft oder gasförmigen Medien, um Staub, Schmutz und andere darin suspendierte Feststoffe zu entfernen.

Ein Filtrierverfahren ist bekannt, wobei ein oder vorzugsweise mehrere poröse Filterschläuche oder Beutel verwendet werden, durch welche das gasförmige Medium gefiltert wird; es gelangt von der Eintrittsseite zu der entgegenstehenden Austrittsseite. Die aus dem gasförmigen Medium abgetrennten Feststoffe legen 'sich auf der Wandung der Eintrittsseite des Schlauches ab und bildenen einen Filterkuchen. Bei der Zunahme der Dicke des Filterkuchens steigt der Druckabfall durch das Filtriermedium. Schließlich wird es notwendig, den ganzen Filterkuchen oder einen Teil von ihm zu entfernen, um wirksam weiterarbeiten zu können.

Dies geschah bisher auf verschiedenen Wegen. Bei einem einfachen Verfahren verwendete man eine Schüttelvorrichtung, von welcher die Filterbeutel oder Schläuche herabhingen. Die Schüttelvorrichtung wurde in Zeitabständen betätigt, schüttelte die Beutel und lockerte den auf den Oberflächen der Beutel angesammelten Filterkuchen. Der abgeschüttelte Staub oder Schmutz fiel durch die Schwerkraft durch die Filterkammer hindurch in eine am Boden angeordnete Sammelkammer, aus welcher er entfernt wurde.

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Um ein Herabfallen der abgeschüttelten Feststoffe durch Schwerkraft zu ermöglichen, war es erforderlich, den Sinstrom des mit Staub beladenen Gases abzustellen, wenigstens in den Abschnitten oder Abteilen, in welchen die Beutel gereinigt wurden.

Um eine wirksamere Entfernung der in den Wandungen oder Poren der Filterbeutel eingeschlossenen feststoffe zu erreichen, und um die den Filterkuchen bildenden Feststoffe zu entfernen, hat man auch das sogenannte Rtfckspulverfahren angewendete Hierbei wird der Strom des gasförmigen Mediums zu einem Rückstrom durch die Filteroberfläche von der Austrittsseite zu der Eintrittsseite umgekhrt. Dieses Rückspülverfahren soll den Filterkuchen entfernen und die angesammelten Feststoffe aus den Poren der Oberfläche ausblasen, um eine entsprechende Verringerung des Drcukabfalles durch das Filtermedium zu erreichen» Auch bei diesem Rückstromverfahren ist es erforderlich, daß der normale Gasstrom in dem entsprechenden Abschnitt oder Abteil während des Rückstromes abgestellt wird. Hierzu sind zahlreiche Ventile und Regelvorrichtungen erforderlich, um den gasförmigen Strom zu regeln und um die geeignete Reiehenfolge der verschiedenen Verfahrensschritte zu gewährleisten.

In der US-Reissne-Patentschrift Nr. 24 954 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem das Abstellen des Stromes des zu reinigenden Gases durch das Filter nicht notwendig ist« Hierbei wird in zeitlichen Abständen ein starker Gasstrahl in die offenen Mündungen der Filterelemente eingeführt. Der Druck dieses Gasstrahles ist erheblich größer, als der Druck des zu filtrierenden Gases. Im Ergebnis entsteht ein Gegenstrom, welcher die Filterelemente ausdehnt, so daß der Filterkuchen entfernt wird und die Poren so weit gereinigt werden, daß der Druckabfall durch die Filteroberfläche erheblich verringert wird. Diese Entfernung der Feststoffe von der Filteroberfläche kann durchgeführt werden, ohne daß der

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Zustrom des zu filtrierenden Gases abgestellt werden muß, obgleich der Gasstrom zeitweilig durch die Wirkung des Gasstrahles umgekehrt wird. Die beschriebene Entfernung der Feststoffe ist also möglich, ohne daß die bei den anderen Verfahren oder beim Schütteln notwendige Unterteilung in Abteile, Rohre oder Ventilsysteme erforderlich sind. Man muß lediglich in zeitlichen Abständen den Strahl des Druckgases einführen«,

Wie bei den anderen Systemen, so falle auch hierbei die entfernten Feststoffe von der Filteroberfläche durch die Schwerkraft bis in einen Sammelabschnitt, aus welchem sie entfernt werden.

Auch dieses letztere Filtriersystem weist verschiedene Nachteile auf, zu diesen gehören die Notwendigkeit der Verwendung einer großen Menge von Druckgas, eine genaue Regelung des Abstandes und der Abmessungen der verschiedenen Teile für die Erzeugung eines wirksamen Strahles, und die Notwendigkeit, in diesem System mit verhältnismäßig hohen Druckunterschieden zu arbeiten, die entsprechend hohe Ausdehnung des Filters mit sich bringen, die ein Maß für die Wirksamkeit des Verfahrens sind.

Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Systems, wobei der Filter strom während der Entfernung des Filterkuchens weiter eingeführt wird, besteht darin, daß die entfernten Feststoffe von dem gasförmigen Medium

d mitgerissen werden, so daß sie nochmals filtriert werden, dadurch wird die Belastung des Filters erhöht und die Wirksamkeit des Systems wird deutlich verringert.

Ein Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, die beim Einführen des Grasstrahles zum Entfernen der auf der Oberfläche der Filterelemente angesammelten Feststoffe bedeutende

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Verbesserungen mLt sich bringt. Hierzu gehören erhebliche Ersparnisse an Druckgas und eine geringere Beanspruchung der
Filter. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Filtersystem der beschriebenen Art, das mit geringeren Druckt-"^ll^n
über die Filteroberfläche hindurch arbeitet und damit die
Wirksamkeit verbessert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung sind ein Verfahren und Mittel in einem Filtersystem, unter Benutzung einer kontinuierlichen Filter strömung, wobei das zu filtrierende Gas so

eingeführt wird, daß dieser Gasstrom das Absetzen

der von der Filteroberfläche entfernten Feststoffe nicht behindert. Das zu filtrierende Gas wird in das Filtersystem so eingeführt, daß es zum Absetzen der von der Filteroberfläche entfernten Feststoffe beiträgt. Das zu filtrierende Gas wird so eingeführt, daß ein Teil der suspendierten Feststoffe sogar vor dem Inberührungkommen mit der Filteroberfläche entfernt wird. Das zu filtrierende Gas wird so eingeführt, daß es gleichmäßig in den Filterabschnitten verteilt ist, so daß die gesamte Filteroberfläche wirksanier ausgenutzt wird.

Dieee und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden weiter unten erwähnt. Beispielsweise sind in den Zeichnungen einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
Die

Figur 1 ist ein schematischer Querschnitt einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, wobei die offenen Enden der Filterelemente oben sind»

Figur 2 ist ein schematischer Querschnitt und eine Ansicht einer Filtervorrichtung nach der Art von Figur 1, wobei die offenen Enden der Filterelemente unten sind,

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Figur 3 ist ein schematischer Schnitt durch einen Teil einer Vorrichtung nach Figur 2, wobei Einzelheiten der Bauart am unteren Ende des Abschnittes mit den Filterschläuchen vergrößert sind,

Figur 4 ist eine schematische Vorderansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 5 ist eine Seitenansicht einer Ausführung nach Figur 4,

Figur 6 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Filterabschnittes nach Figur 4,

Figur 7 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform,

Figur 8 ist eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform für das Einführen des Gases in den Filterabschnitt,

•Figur 9 zeigt perspektivisch von vorne eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Figuren 10, 11 und 12 sind Kurven, die bei beispielsmäßigen Versuchen erhalten wurden.

Zunächst sollen das Verfahren und die Vorrichtung beschrieben werden, bei welchem ein plötzlicher Strahl eines Gases von hohem Druck erzeugt wird, um die als Filterkuchen auf der Oberfläche der Filterschläuche angesammelten Feststoffe zu entfernen. Danach wird ein wichtiges Merkmal der Erfindung beschrieben, wonach das zu filtrierende Gas so eingeführt wird, daß es die vom Filterkuchen entfernten Teilchen bei Fortsetzung des Filtrierstromes nicht stört. Dieses letztere Merkmal wird unter Bezug-

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nähme auf das erste Merkmal beschrieben, es sei aber schon hier bemerkt, daß das letztere Merkmal überall dort in Filtriervorrichtungen für Gas verwendet werden kann, wo die Einführung des zu filtrierenden Gases auch während der Entfernung des Filterkuchens nicht eingestellt wird.

Nach der Figur 1 enthält die Vorrichtung ein geschlossenes Filtergehäuse 10. Diese ist durch eine waagerechte Platte 12 in eine obere Kammer 14 für das gereinigte Gas und in eine untere Sammelkammer 16 unterteilt. In diese letztere wind das gasförmige Medium mit den darin suspendierten Feststoffen 20 durch eine Einlaßöffnung 22, die in Verbindung mit der Sammelkammer 16 steht, eingeführt.

Der untere Teil der Sammelkammer 16 bildet mit schrägen Wandungen 24 einen Trichter 26 zum Sammeln der Festteilchen, die durch Schwerkraft herunterfallen, wenn sie von den Filteroberflächen entfernt werden. Ein Schneckenförderer 28 arbeitet in einem Troge 30 am Boden des Trichters 26, um die gesammelten Feststoffe aus der Vorrichtung zu entfernen. Hierfür können auch andere Mittel verwendet werden, z.B. eine rotierende Schleuse.

Eine Auslaßöffnung 32 verbindet die Kammer 14 für das gereinigte Gas mit dem Abzug 9 des gereinigten Gases in die Atmosphäre oder zur Weiterverarbeitung.

Aufgehängt in der Sammelkammer 16 sind ein oder mehrere senkrecht angeordnete Filterelemente 34, die porös sind und eine längliche Form haben, z.B. Schläuche oder Beutel. Diese können vorzugsweise aus verfilzten Geweben aus Fasern von z.B. Baumwolle, Seide, Hanf oder anderen natürlichen Fasern, oder aus Glasfasern, Asbestfasern oder ähnlichen anorganischen Fasern oder aus synthetischen unter dem Namen Corlon, Dacron oder der-

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gleichen vertriebenen Fasern bestehen, oder aus Kombinationen daraus, oder aus Geweben der oben erwähnten Faserarten_o Vorzugsweise bestehen die Filterschläuche aus faserigen Geweben mit einer guten Abriebsbeständigkeit, einer guten chemischen Beständigkeit und einer Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, so daß man sie auch beim Filtrieren von Gasen hoher Temperatur verwenden kann, wie sie bei chemischen Verfahren, z.B« in Zementfabriken, Älluminiumfabriken und dergleichen entstehen_o Das schlauchförmige Filter ist an seinem unteren Ende geschlossene In seiner Schlauchform wird es gehaltenmittels eines geeigneten inneren Trägers, z.B. eines offenen, rohrförmigen Rahmens 36 aus einem Drahtgewebe oder einem anderen starren durchlöcherten Material.

Jeder Filterschlauch oder -Beutel ist entfernbar aufgehängt an der Platte 12 durch einen rohrförmigen Abschnitt 40, der an einer Seite mit der Platte 12 in Verbindung mit einer in ihr befindlichen öffnung 42 verbunden ist. Der rohrförmige Abschnitt hat solche Abmessungen, daß das obere offene Ende des Filterschlauches 34 teleskopartig aufnehmen kann. Dieses obere Ende wird an dem Rohrabschnitt z.B. durch eine Klammer 44 festgehalten.

In die öffnung im oberen Ende des Filterschlauches ragt heraus eine Quelle für ein Primärgas in Form einer Düse 46 mit einem Mundstück 62 von beispielsweise 3 bis 25 mm Durchmesser. Das obere Ende der Düse ist mit einer Quelle für Hochdruckgas verbunden. Diese Verbindung enthält zweckmäßigerweise Ventile 48 und Regelvorrichtungen, um die Häufigkeit und Dauer der Strah·- len des Druckgases durch die Düse 46 zu regeln.

Konzentrisch um die Düse 46 angeordnet ist ein Venturi-Rohr 50, das einen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Düse und dem

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Venturi-Rohr läßt, welche am oberen Ende offen ist, um den Einstrom von Sekundärgas zu ermöglichen.

Das untere Ende des Venturi-Rohres 50 ist bei 61 axial mit der Düse 46 ausgeweitet. Der Durchgang durch die Drosselstelle 60 ist weiter, als das Mundstück 62 und befindet sich soweit von diesem entfernt, daß der Strahl des Primärgases sich kegelförmig von dem Mundstück 62 ausbreiten kann, so daß es in der Nähe der inneren Wandung der Yenturi-Drossel 60 strömt und Gas von außen ansaugt; das durch den ringförmigen Spalt zusätzlich zu dem Primärgas angesaugte Sekundärgas erzeugt beim Hindurchgang durch die Drosselstelle 60 eine stärkere Kraft beim Austreten aus dem Venturi-Rohr.

Die Figuren 2 und. 3 zeigen eine andere Filtervorrichtung mit einem geschlossenen Filtergehäuse 11, das waagerecht in eine Kammer 13 für das gereinigte Gas und in eine Kammer 19 für das verschmutze Gas unterteilt ist. In die Kammer 19 wird

gasförmige Medium
das^ / ΐ/zur Entfernung von suspendierten Feststoffen 21 durch die Einlaßöffnung 23 eingeführt, die in Verbindung mit der Sammelkammer 19 steht.

Das untere Ende der Sammelkammer 19 hat mehrere Tröge 25 mit Schneckenförderern 27» um die Festteilchen zu sammeln, die durch Schwerkraft bei der Entfernung von den Oberflächen der Filterelemente herabfallen. Ein weiterer Schneckenförderer arbeitet in dem Troge 29 und ist an der Fortsetzung 33 luftdicht geschlossen. Dieser Förderer dient zum Entfernen der angesammelten Feststoffe aus der Vorrichtung»

Eine Auslaßöffnung 37 steht in Verbindung mit der Kammer für das gereinigte Gas. Durch den Abzug 35 gelangt das gereinigte Gas in die Atmosphäre oder durch eine Leitung 41 zur weiteren Verarbeitung.

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Aufgehängt in der Sammelkammer 19 für das zu filtrierende Gas sind ein oder mehrere senkrecht angeordnete Filterelemente die porös sind und eine längliche Form haben, z.B. Schläuche. Diese bestehen vorzugsweise aus verfilzten Geweben von Fasern der oben beschriebenen Art. Die schlauchförmigen Filterelemente sind an ihrem oberen Ende geschlossen. Inihrer Schlauchform werden sie in der Regel gehalten mittels eines geeigneten inneren Trägers, z.B. eines offenen Rahmen 43 aus einem Drahtgewebe oder einem ähnlichen starren stark durchlöcherten Material.

Jedes Filterelement ist entfernbar befestigt an der waagerechten Wandung der Kammer 13, und zwar mittels eines rohrförmigen Abschnittes 45 an der öffnung 47. Der rohrförmige Abschnitt hat solche Abmessungen, daß er das untere offene Ende des Filterschlauches 35 teleskopartig aufnehmen kann. Dieses Ende des Filterschlauches wird mittels einer Klammer 49 an dem Rohrabschnitt 45 festgehalten.

-In die öffnung über dem unteren Ende des Filterschlauches ragt eine Quelle für Primärgas in Form einer Düse 51 mit einem Mundstück mit einem Durchmesser von beispielsweise 3 bis 25 mm hinein. Das untere Ende der Düse ist verbunden mit einer Quelle für Gas unter hohem Druck. Dazwischen sind Ventile 55 und Regelvorrichtungen angeordnet, um die Häufigkeit und die Dauer der Entstehung von Strahlen aus dem Druckgas durch die Düse 41 zu regeln.

Konzentrisch um die Düse 51 herum befindet sich ein Venturi-Rohr 57, das einen ringförmigen Spalt 63 zwischen der Düse 51 und dem Venturi-Rohr 57 bildet. Dieses letztere 1st an seinem unteren Ende offen, um den Einstrom von Sekundärluft zu ermöglichen.

Das Venturi-Rohr 57 hat an seinem Ende einen mit der Düse 51 koaxial angeordneten Abschnitt. Der Spalt durch die Drossel 67 ist weiter als das Mundstück 53. Es ist von dem Venturirohr soweit entfernt, daß der Strahl des Primärgases sich kegelförmig von dem Mundstück 53 ausbreiten kann und in nächster Nachbarschaft mit der inneren Wandung des Venturl-Rohres 67 strömt. Dadurch entsteht eine saugende ^i_rk_ung beim Ausströmen des Gases aus dem Mundstück 53. Das Sekundärgas wird in den Ringspalt 63 hereingezogen und verstärkt die Wirkung des Primärgases, das aus dem Ende 69 des Venturi-Rohres austritt.

Es entsteht also ein Strahl von Gas unter hohem Druck, der dem normalen Strom des Filtergases entgegengesetzt ist und einen Rückstrom durch das Innere des Filterschlauches bewirkt, ohne daß die Einführung des zu filtrierenden Gases in die Vorrichtung abgestellt werden muß. Der plötzlich einströmende Gasstrom, dessen Wirkung durch' das Venturi-Rohr verstärkt ist, im Gegenstrom zu dem normalen Gasstrom dehnt den FiIterschlauch schlagartig aus. Diese Ausdehnung wandert längs entlang dem Filterschlauch und entfernt die als Filterkuchen angesammelten Feststoffe von der Eintrittsseite des Schlauche»«.

Beide Ausführungsformen sichern eine solche Verstärkung des Gasstrahles, selbst ./enn seine Dauer wesentlich herabgesetzt wird, daß erhebliche Ersparnisse in der Menge des verwendeten Druckgases erreicht werden, wobei gleichzeitig die zum Reinigen erforderliche Zeitdauer verringert wird. Die Zunahme der Kraft des Strahles, durch welchen die Feststoffe aus den Poren des Filterschlauches oder von der Oberfläche des Filters vollständig entfernt werden, ermöglicht das Arbeiten mit einem geringeren Druckabfall und einer entsprechend geringeren Beanspruchung des

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Filters. All dieses trägt bei zu einer wirksameren Betriebsführung beim Filtrieren.

Der Druck des Primärgases sollte höher sein, als der Atmosphärendruck und z.B. in einem Bereich zwischen 1,4 und 14 kg/cm

vorzugsweise zwischen 3»5 und 9 kg/cm liegen,, Die Dauer des Strahles kann zwischen 0,005 und 0,250 sek., vorzugsweise zwischen 0,015 und 0,100 sek. liegen. Derartige Strahlen können in zeitlichen Abständen von 0,5bis 5 Minuten, vorzugsweise von 1 bis 2 Minuten erzeugt werden. Diese zeitlichen Abstände hängen in gewissem Maße auch von der Art des Filterkuchens ab, der entfernt werden muß, und von der Art des zu filtrierenden Materiales.

Da der aus den Düsen austretende Strahl durch die Wirkung des Venturi-Rohres verstärkt wird, kann die Zeitdauer für das Austreten des Strahles aus Druckgas wesentlich herabgesetzt werden, und auch die Menge von Druckluft ist wesentlich geringer» Diese Verringerung der Dauer des Strahles und der Menge des Druckgases, die genügen, um zufriedenstellend zu reinigen,tragen wesentlich zu den geringern Kosten beim Betriebe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bei.

Die vergrößerte Kraft des Strahles bewirkt auch eine wirksamere Entfernung .des Filterkuchens von den Wandungen des Filterschlauches. Im Endergebnis kann eine erfindungsgemäße Filtriervorrichtung bei einem geringeren Druckabfall durch das Filtermedium arbeiten und dat~i äquivalente Mengen von Material entfernen. Auch dieser Umstand ist wichtig bei den Ersparnissen des Verfahrens zur Entfernung von Staub und Schmutz.

Bei einem typischen Verfahren wurde Luft unter einem Druck von

5,25 kg/cm durch ein Mundstück mit einem Durchmesser von 8,6 mm

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in Pulsen von 0,020 bis 0,045 Sekunden verwendete Jede der drei Reihen von Beuteln wurde in Jeder Minute pulsiert„

Wenn man nach diesem Verfahren arbeitet und die Feststoffe des Filterkuchens auf der Filteroberfläche entfernt, ohne hierbei den Zustrom der zu filtrierenden Luft zu unterbrechen, werden einige der Feststoffe von dem entfernten Filterkuchen von dem eintretenden Gasstrom in der Sammelkammer mitgerissen, wenn die feststoffe durch Schwerkraft herabfallen,, Dadurch wird die Belastung des Filters erhöht und die Betriebswirksamkeit wird stark herabgesetzt.

Zusätzlich bewirkt dieser Umstand, daß die Menge der durch Filtrieren zu entfernenden Feststoffe erhöht wird, weil schon früher abfiltrierte Feststoffe erneut auf das Filter kommen. Dieser Nachteil ist charakteristisch für alle Filtriersysteme, bei welchen das zu filtrierende Gas in der Nähe der Unterseite der Filter eingeführt wird und nach oben strömt im Gegenstrom zu der Schwerkraft, welche die entfernten Feststoffe herabfallen läßt. Das trifft besonders dann zu, wenn der Zustrom des zu filtrierenden Gases nicht unterbrochen wird, während der Entfernung der abgefilterten Feststoffe. Diese letzteren werden also wieder mitgerissen und von neuem in dem Aufwärtsstrom des Gases suspendiert.

Erfindungsgemäß kann die Wirksamkeit des Verfahrens erheblich verbessert werden, wenn man bei der Einlaßöffnung der Sammelkammer Mittel vorsieht, um den Strom des zu filtrierenden gasfJnni-

.Mediums
gen/uber einen weiten Bereich der Sammelkammer auszudehnen, vorzugsweise in einen Bereich, der in gleicher Höhe mit den oberen Teilen der Filterschläuche oder -Beutel liegt.

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Unter diesem Umständen strömt das eingeführte Gas durch die Sammelkammer zu den Filterbeuteln mit einer Geschwindigkeit, die weniger genügt, um die abgetrennten Feststoffe wieder mitzureißen. Es ist ferner wichtig, daß hierbei die allgemeine Strömungsrichtung des Gases seitwärts oder abwärts verläuft, während des größeren Teiles der Berührung mit den abgetrennten Feststoffen. Dadurch wird die abwärts gerichtete Bewegung der Teilchen gegen die Sammelkammer zur Entfernung aus dem System beschleunigt.

Bei der Verwendung von Leitblechen im Gasstrom nach der Einführung in die Sammelkammer wird die Richtung des Gasstromes beim Umströmen um die Kanten der Leitflächen schnell geänderte Das erzeugt eine zentripedale Kraft, durch welche nicht nur Festteilchen, insbesondere Teilchen mit einem höheren spezifischen Gewicht ausgeschleudert werden, sondern es trägt auch bei zur gleichmäßigen Verteilung der Teilchen, die in dem Gasstrom suspendiert bleiben. Deshalb kann die verfügbare Filteroberfläche besser ausgenutzt werden.

Dieser Leitgedanke kann in vielfacher Form ausgeführt werden. Einige dieser Ausführungsformen sind weiter unten in größerer Genauigkeit beschrieben. Die Verwendung von Leitblechen im Strom des zu filtrierenden gasßfcinigen Mediums zudem oberen !teil derSamnelkammer 1st günstig, nicht nur bei Verwendung eines einzelnen Venturi-Systems, wie es beschrieben ist, sondern auch bei Verwendung mehrerer Venturi-Systeme, um die Geschwindigkeit und Kraft des Gasstrahles zu erhöhen. Derartige mehrfache Venturi-Systeme sind beispielsweise beschrieben in der Patentanmeldung P 2 029 596.0.

Im allgemeinen kann die Erfindung verwendet werden bei Staubsammlern, bei welchen Festteilchen «us einem hindurchtretenden

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Gasstrom auf den Filteroberflächen angesammelt werden, -und wobei die angesammelten Festteilchen entfernt werden, ohne den Zustrom des zu filternden Gases abzustellen. Solches Entfernen kann bewirkt werden durch das beschriebene Verfahren oder durch Hindurchdrücken von gereinigtem Gas in ungekehrter Richtung, um den Filterkuchen abzulösen. Derartige Verfahren sind beschrieben in den US-Patentschriften 3 204 390, 3 429 106, 3 436 899 und 3 436 898.

Nach der Darlegung der Grundgedanken der Erfindung sollen anhand der Zeichnungen einige Ausführungsformen beispielsweise erläutert werden.

Die Figuren 4 und 5 zeigen ein FiItersystem unter Verwendung eines einzigen Venturi-Rohres, wie es oben beschrieben ist. Die Konstruktion ist die gleiche wie die oben beschriebene, mit der Ausnahme, daß der Einlaß 100 zu der Sammelkammer 102 im oberen Teil der Sammelkammer und kreuzweise zu den.oberen Teilen der aufgehängten Filterschläuche 104 angeordnet ist. Ein senkrecht angeordnetes Leitblech, ist ir» der Sammelkammer parallel zur Kammerwandung 108 befestigt. Zwischen dem Leitblech und der Wandung befindet sich ein Zwischenraum. Die obere Kante des Leitblechs ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, anstoßend an die Bodenseite der Trennwand 110. Das Leitblech 106 steht gegenüber der Einlaßöffnung 100 und erstreckt sich seitlich und abwärts über diese Einlaßöffnung hinaus, so daß der Gasstrom aus der Einlaßöffnung das Leitblech trifft. Das Leitblech breitet das einströmende Gas abwärts und seitwärts auf, wie die Pfeile in den Figuren 4 und 5 es zeigen, so daß das Gas um die freien Kanten des Leitbleches in den Abschnitt der Kammer 102 mit den Beuteln strömt.

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Durch die Wirkung des Leitbleches findet eine schnelle Änderung der Strömungsrichtung des Gases statt, wobei ein Teil der Festteilchen von dem Gas getrennt wird. Die suspendiert verbleibenden Teilchen werden gleichmäßig in dem Gasstrom verteilt«, Die mechanisch abgetrennten Fessteilchen 112 fallen abwärts in den Trichter 114 unter den Filterschläuchen oder -Beuteln 104. Die in Suspension verbliebenen Teilchen strömen mit dem Gase zu den Filterschläuchen oder -Beuteln 104.

Wie schon gesagt, werden die biegsamen Beutel aus Gewebe in offener Stellung gehalten durch geeignete durchlöcherte Käfige ä 116, Die Beutel und Käfige sind verbunden mit einem Venturi-Rohr 118, deseen oberes EJhde mit der Trennwand 110 um die Öffnungen 120 verbunden ist.

Beim normalen Strömen des Gases gelangt das Gas aus der Sammelkammer durch die Filterbeutel 104 hindurch, wobei die Festteilchen abgetrennt werden und einen Filterkuchen 122 auf der Eintrittsseite des Filterbeutels oder -Schlauches bilden„ Die durch die Filter hindurchtretende gereinigte Luft wird abgezogen durch die Öffnung 120, gelangt in die Kammer 124 für gereinigte Luft und wird von dort durch die Auslaßöffnung 126 abgezogen.

Das Entfernen der auf den Filterschläuchen angesammelten Feststoffe wird bewirkt durch ein elektrisches Signal von dem Zeitgeber 128 zu dem Solenoid-Ventil 130, welches das Ventil 132 öffnet. Das Ventil bleibt geöffnet nur während einer kurzen Zeit, wie oben angegeben und erzeugt einen kurzen Strahl eines Gases von hohem Druck aus der Düse 134. Dadurch wird die Kraft des Strahles aus der Sekundärdüse 136 verstärkt. Die Gesamtmenge von Primärgas und Sekundärgas strömt in und durch das

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Innere des Filterschlauches.

Der Gasstrahl mit einem höheren Druck als die verunreinigte Luft bringt das Einströmen von Luft durch das Filter zum Stillstand. Durch den Druck wird der Filterschlauch ausgedehnt, wobei diese Ausdehnungen entlang dem Filterschlauch wandernο Diese Biegungen erfolgen so schnell und so schlagartig, daß die Feststoffe von der Außenseite des Filterschlauches entfernt. werden. Die abgetrennten Feststoffe fallen von dem Filterschlauch in den unten befindlichen Trichter 114» Beim Verbrauch der Energie der Druckluft nimmt das Filter seine normale Tätigkeit wieder auf.

Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 5 tritt das zu filtrieren§i^sf?^rmiircii^eo!le^mEinlaßöffnung 100 ein und trifft auf das Leitblech 106. Das Leitblech verhindert es, daß die staubbeladene Luft direkt auf einen der Filterschläuche geblasen wird. Es wirkt dahingegen so, daß der Staub gleichmäßig innerhalb der Sammelkammer verteilt wird. Das Leitblech verhindert hohe, nach aufwärts gerichtete Strömungsgeschwindigkeiten des Gases aus Bereichen der Nähe der Unterenden der Filterschläuche, und verringert dadurch das Wiedermitreißen von schon abgetrennten Feststoffen. Zwischen der Wandung der Sammelkammer und dem Leitblech hat die mit Staub beladene Luft eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aber außerhalb des Bereiches der Filterschläuchec

Wenn die mit Staub beladene Luft die Filterschläuche erreicht, ist die Strömungsgeschwindigkeit wesentlich verringert, insbesondere in senkrechter Richtung. Versuche sind durchgeführt worden mit einer Vorrichtung nach der Figur 1, aber mit zwei verschiedenen Arten des Lufteinlasses. In einem Falle wurde

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eine Lufteinlaßöffnung nach Figur 1 verwendet, und im anderen Falle wurde ein Leitblech vor einer Einlaßöffnung im oberen Teil der Kammer verwendet. Bei beiden Versuchsreihen waren die sonstigen Umstände mit Ausnahme des Lufteintrittes· die gleichen, und es wurden die gleichai Mengen von Luft und Staub verwendete

Die Ergebnisse der Versuche mit einer Vorrichtung, bei welcher die Luft am Boden der Sammelkammer eintrat, sind in der Figur 10 dargestellt. Dort ist die Beanspruchung des Filters (S) gegen die Beladung der Luft mit Staub (L) aufgetragen für verschiedene Werte des Verhältnisses von Luft zur Gewebefläche (V) ο Die Vorrichtung ist sehr empfindlich gegen Zunahme der Beladung mit Staub und gegen Zunahme des Verhältnisses von Luft zu Gewebefläche. Außerdem arbeitet die Vorrichtung nicht zufriedenstellend, wenn das Verhältnis von Luft zur Gewebefläche größer als 9 : 1 ist„

Die Ergebnisse von identischen Versuchen mit einer Vorrichtung, bei welcher die mit Staub beladene Luft im oberen Teil der Sammelkammer gegen ein Leitblech strömte, sind in der Figur 11 dargestellt. Vergleicht man die Linien eines gleichen Verhältnisses von Luft zu Gewebefläche bei den beiden Vorrichtungen, so sieht man, daß bei einer Vorrichtung der zweiten Art das Filter weniger auf Zug beansprucht wird. Es sei ferner bemerkt, daß die Vorrichtung der zweiten Art weniger empfindlich ist gegen Zunahme der Beladung der Luft mit Staub und gegen Zunahme des Verhältnisses von Luft zu Gewebefläche.

Die empfehlenswerte Art der Einführung von Luft bringt nicht nur eine im allgemeinen geringere Beanspruchung des Filters mit sich, sondern verbessert auch den Einfluß des Verhältnisses, von Luft zu Gewebefläche (V) und der Beladung mit Staub (L) auf die Beanspruchung des Filters (S). Aus Versuchen mit einer anderen Vorrichtung mit einem Lufteinlaß am Boden wurde die folgende Beziehung gefunden:

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S=K e⁽-²'^{45 +} °'^6V) L + Konstante 1a "

Wenn S gleich oder größer ist als 0,225, so arbeitet die Vorrichtung nicht gleichmäßig. Diese Beziehung ist erhalten aus den Kurven für diese spezielle Vorrichtung. Die Daten sind graphisch in der Figur 12 dargestellt.

Bei Verwendung desselben Staubes und desselben Verfahrens,aber mit einem Lufteintritt im oberen Teil der Kammer und unter Verwendung eines Leitbleches wurde die nachstehende mathematische Beziehung gefunden:

S = K V² L + Konstante 2a

Hierbei ist 1/K gleich der wirksamen Durchlässigkeit für Staub» Die Werte sind graphisch in der Figur 11 dargestellt«

Man sieht, daß bei einer Vorrichtung der letzteren Art bessere Bedingungen herrschen. Das kann festgestellt werden durch einen direkten Vergleich der beiden Figuren. Bei einem Verhältnis von Luft zur Gewebefläche von 6:1, verlaufen die Kurven fast identisch. Wenn man aber das Verhältnis von Luft zu Gewebefläche vergrößert, so wird die Beanspruchung des Filters bei einer Vorrichtung mit einem Einlaß für Luft am Boden wesentlich erhöht. Bei einem Verhältnis von 8 : 1 wird das Filter in einer Vorrichtung mit einem Lufteintritt am Boden bei allen verschiedenen Beladungen mit Staub erheblich stärker beansprucht. Bei noch höheren Werten von V wird der Unterschied noch größer. Die Vorrichtung mit einem Lufteintritt am Boden arbeitet nicht gleichmäßig, wenn die Beanspruchung des Filters Werte von mehr als etwa 0,225 bis 0,250 annimmt. Der Grund hierfür ist das Wiedermitreißen von Staub, wenn er beim Reinigen der Beutel von diesen herabfällt.

0 <i ⁽<

Wenn man die beiden mathematischen Ausdrücke miteinander vergleicht, so gelangt man 21 denselben allgemeinen Ergebnissen. Wenn man die beiden Gleichungen so darstellt, wie die unten wiedergegebenen Gleichungen 1b und 2b, und die Werte innerhalb der Klammern vergleicht, so sieht man, daß der eine der Klammerwerte exponentiell zunimmt, während der andere nur quadratisch zunimmt.

S = K [e<²'^{45 +} °'^6V>j L + Konstante 1b S=K [v² l) + Konstante 2b

Das bedeutet, daß bei Zunahme des Verhältnisses von Luft zur Gewebefläche (V) auch die Neigung der Beanspruchung des Filters (S) gegen die Beladung mit Staub (L) sehr viel stärker zunimmt bei einer Vorrichtung mit einem Lufteinlaß am Boden, als bei einer Vorrichtung mit einem Lufteinlaß oben und einem Leitblech. Für eine Vorrichtung dieser Art ist die möglichst geringe Neigung vorzuziehen.

Bei diesen Gleichungen werden die nachstehenden Werte verwendet :

A - Fläche des Gewebes in Quadratfuß Q - Strömungsgeschwindigkeit der Luft in Fuß /Minute V - Verhältnis von Q ι A Fuß/Minute

4Pc - Druckabfall durch die Anlage vor dem Reinigen, ausdrückt in Werten der Wassersäule, wie die Zeichnungen es zeigen

S - Beanspruchung des Filters, errechnet durch Teilen des Druckabfalls durch das Verhältnis der Luft zu Gewebefläche, als δ Pc/V in Höhe der Wassersäule/Fuß/ Minuten

L- Beladung mit Staub Körner/Fuß

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K"¹ - Durchlässigkeit des Staubes (Körner/Fuß²/Zollwassersäule/FPM)K~1= ^

e - * 2,72

Die Figur 5 zeigte eine andere Ausführungsform, bei welcher die Kantenteile des Leitbleches 106 nach außwärts gegen die Wandung 108 der Sammelkammer ragen und Flanschen 140 bilden, um welche die mit Staub beladene Luft so strömen muß, daß Staubteilchen mechanisch abgetrennt werden und der verbleibende Staub gleichmäßige in der Luft suspendiert wird.

Bei der Ausführungsform nach der Figur 6 besteht das Leitblech aus einer einzelnen Platte 106 mit nach außwärts geneigten Kantenteilen 142 und parallelen Platten 144 im Abstand von den abgeschrägten Teilen, so daß fächerförmige Abschnitte entstehen, zwischen welchen die mit Staub beladene Luft hindurchströmen muß, um über die Leitbleche in die Sammelkammer 102 zu gelangen.

Die Figur 7 zeigt eine Vorrichtung mit Einlaßöffnungen 100 und 100a, die in gleicher Höhe ineinander gegenüberliegenden Wandungen angeordnet sind und Leitbleche 106 für jede Einlaßöffnung aufweisen« Nach der Figur 7 erstreckt sich ein rohrförmiger Abschnitt 146 quer durch das Gebiet der Beutel in der Sammelkammer „ Dieser rohrförmige Abschnitt steht in Verbindung mit den Öffnungen 148 in den Leitblechen. Die mit Staub beladene Luft, die durch die Einlaßöffnungen eintritt, wird so geteilt, daß ein Teil über die Leitbleche in die Sammelkammer eintritt, während der andere Teil in den sich quer erstreckenden Rohrabschnitt eintritt. Der Rohrabschnitt 146 hat Öffnungen 150, die das Innere des Rohrabschnittes mit der Sammelkammer verbinden, und durch welche die mit Staub beladene Luft aus dem Rohrabschnitt zu den Filterbeuteln strömt.

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Die Figur O zeigt eine Ausbildungsform, bei welcher die Einlaßöffnung 152 für die mit Staub beladene Luft im oberen Teil des Gehäuses angeordnet ist, um die mit Staub beladene Luft in die Sammelkammer 102 durch eine Öffnung in ler oberen Wand einzuführen., Eine Verteilung wird erreicht durch ein Leitblech in Form eines länglichen Rohrabschnittes 160, das abwärts von der Einlaßöffnung in die Sammelkammer führt und in den Wandungen Öffnungen 162 hat, durch welche die mit Staub beladene Luft waagerecht in das Gehäuse mit den Beuteln strömt. Bei dieser Ausführungsform ist es erwünscht, ein rohrförmiges Leitblech zu verwenden, das am unteren Ende. offen ist, damit die abgetrennten Feststoffe abwärts in den Trichter fallen können.

Die Figur 9 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher das Leitblech die Form einer Umhüllung 170 hat, die mit der Wandung der Sammelkammer 108 ein Gehäuse oder eine Kammer bildet, und in welche der Strom der mit Staub beladenen Luft eingeführt wird. Die Umhüllung hat mehrere Öffnungen 172 in den Seitenwandungen 174 und in der Rückwandung 176. Die Bodenwandung 178 ist offen, um die mit Staub beladene Luft durch sie in die Sammelkammer gelangen zu lassen.

Ähnlich können die Leitbleche nach den Figuren 4, 5 und 6 mit Durchlöcherungen ausgebildet sein, damit ein Teil der mit Staub beladenen Luft direkt durch diese Löcher in die Sammelkammer kommen können, ohne gezwungen zu sein, um die Kanten der Leitbleche zu strömen, wie es oben beschrieben ist.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß die neue Vorrichtung eine Verbesserung bei der Abtrennung von Feststoffen aus Gasen mit sich bringt, daß die Vorrichtung bei ununterbrochenem Zustrom von zu

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filterndem Gas wirksamer arbeitet, und. daß das gesamte System zum Filtrieren von Gas neu und verbessert ist,,

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Entfernen von suspendierten Feststoffen aus einem. / durch Filtrieren, mit einem Gehäuse mit einer Einlaßöffnung, durch welche das zu behandelnde Gas in die Vorrichtung eingeführt wird, eine mit der Einlaßöffnung in Verbindung stehende Sammelkammer, für das zu reinigende Gas, einem Trichter am ^Boden der Sammelkammer zur Aufnahme der entfernten Feststoffe, zwei oder mehreren Filterschläuchen in der Sammelkammer mit einer filtrierenden Oberfläche, auf welcher die Feststoffe von dem hindurchtretenden Gas getrennt werden, und mit Mitteln zur wirksamen Entfernung der auf der Oberfläche der Filterschläuche angesammelten Feststoffe, ohne hierbei die Einführung des zu filtrierenden Gases einzustellen, gekennzeichnet durch eine in das Innere jeden Filterschlauches hineinragende Düse, durch eine Verbindung jeder Düse mit einer Quelle für ein Gas höheren Druckes als des zu filtrierenden Gases, durch ein teleskopartig über jede Düse koaxial angeordnetes Venturi-Rohr, durch welches beim Austreten des Druckgases sekundäres Gas in das Innere des Filterschlauches angesaugt wird, durch Mittel zur Einführung des zu filtrierenden Gases in die Sammelkammer in kreuzweiser Anordnung zu den oberen Teilen der Filterschläuche, und durch ein zwischen der Einlaßöffnung und den Filterschläuchen angeordnetes Leitblech, das einen direkten Zutritt des zu filtrierenden Gases zu den Filterschläuchen verhindert und das Gas in der Sammelkammer verteilt«

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech auf dem Wege des zu filtrierenden Gases aus der Einlaßöffnung in die Sammelkammer angeordnet ist.

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3ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech eine senkrecht in der Sammelkammer einwärts von der Einlaßöffnung angeordnete Platte ist, um deren Kanten das Gas strömen kann_o

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech in einem geringen Abstande von der Einlaßöffnung angeordnet ist und mehrere hindurchgehende Löcher hatc

5ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech an seinen Kanten nach auswärts gerichtete Flansche hat.

6ο Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche in einem Winkel zur Ebene des Leitbleches verlaufene

ο Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch fächerförmig und parallel zu den Flanschen angeordnete zusätzliche Leitbleche, zwischen denen und den Flanschen der Gasstrom in die Sammelkammer gelangen kann₀

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech senkrecht angeordnet ist und eine Öffnung hat, die mit einem durchlöcherten, kreuzweise in die Sammelkammer hineinragenden Rohr verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse gesonderte Einlaßöffnungen in den einander gegenüber liegenden Wandungen aufweist, und daß jeder Einlaß-Öffnung gegenüber ein Leitblech mit einander gegenüberliegenden Öffnungen gegenübersteht, wobei die Öffnungen in den Leitblechen verbunden sind mit durchlöcherten Rohren, die sich in den Raum zwischen den Leitblechen erstrecken«

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10_o Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech eine durchlöcherte Umhüllung um die Einlaßöffnung bildet.

ο Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung einen offenen Boden hat, durch welchen die abgetrennten Feststoffe in den Trichter hinabfallen können _a

12, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung im oberen Teil der Sammelkammer angeordnet ist, und daß das Leitblech die Form eines durchlöcherten Rohres hat, das an seinem oberen Ende in Verbindung steht mit der Einlaßöffnung, und das bis in das Innere der Sammelkammer hineinragt ο

13c Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Leitblech an seinem Boden offen ist_o

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Düse für das Druckgas, welche das Gas während einer Zeitdauer von 0,005 bis 0,250 Sekunden austreten läßt»

15* Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Düse für das Druckgas, welche das Gas während einer Zeitdauer von 0,015 bis 0,100 Sekunden austreten läßt*

16_O Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr die Form eines Kegelstumpfes hat.

17« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturi-Rohr zylindrisch ist.

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Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturi-Rohr in direkter Verbindung mit der Atmosphäre steht, so daß beim Austreten des Druckgases Luft in das Venturirohr eingesaugt werden kann,

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