DE2122693B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ablosen von an einer Filterflache angesammelten Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablösen von an einer Filterfläche angesammelten Teilchen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Staubhaltiges Gas, wie z. B. mit Verunreinigungen beladene Luft wird üblicherweise dadurch gereinigt, daß es durch Abscheider oder Filter, wie z. B. Filterrohre oder Beutel geleitet wild, wobei die Verunreinigung auf der einen Seite des Abscheiders, also beispielsweise der einen Filterbeutelseite hängenbleiben, während das Gas selbst durch den Abscheider, also beispielsweise das Gewebe des Filterbeutels hindurchtritt und damit von den Verunreinigungen getrennt

ίο wird. Praktische Anwendung findet eine derartige Verfahrensweise beispielsweise in Zementwerken. Das mit Staub aus den Zementöfen beladene ausströmende Gas wird durch derartige Abscheider hindurchgeleitet, so daß es gereinigt durch den Schornstein austreten kann.

Um ein Gas auf eine derartige Verfahrensweise mittels eines Abscheiders oder Filters von Staubteilchen zu befreien, ist es notwendig, das Filtermittel (beispielsweise den Filterbeutel, das Filterpapier od. dgl.) in regelmäßigen Zeitabschnitten zu reinigen bzw. zu ersetzen. Die Reinigung derartiger Filtermittel wird häufig durch Rütteln oder Schütteln durchgeführt. Dieses Rütteln oder Schütteln stellt jedoch eine mechanische Beanspruchung des Filtermittels dar, die sich negativ auf die Lebensdauer derartiger Filtermittel auswirkt. So neigen Filterbeutel bzw. Filtersäcke aus Gewebe oder Papier unter dem Einfluß dieser mechanischen Behandlung leicht zum Knittern und infolgedessen zum Brechen.

Andere Reinigungsmethoden, beispielsweise das Einleiten von Gas mit hohem Druck zum Abblasen der Filterflächen sind zwar sehr wirksam, haben jedoch eine schnelle Abnutzung der Filterflächen zur Folge.

Ein weiterer Nachteil derartiger Reinigungsmethoden besteht darin, daß der eigentliche Filtervorgang beim Reinigen der Filter unterbrochen werden muß. Sieht man zwischen den Reinigungsphasen jedoch längere Filterzeiten vor, um den durch die Stillsetzung des Filtervorganges bei der Reinigung hervorgerufenen Zeitverlust möglichst gering zu halten, so muß man mit einem erhöhten Energieaufwand für die Hindurchführung der Luft durch den Abscheider oder Filter rechnen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ablösen von an einer Filterfläche angesammelten Teilchen zu schaffen, das mit geringem technischem Aufwand eine wirksame, jedoch schonende Reinigung der Filterflächen, möglichst ohne Unterbrechung des eigentlichen Filtervorganges, sicherstellt.

Dies wird erfindungsgemäß durch folgende Arbeitsschritte erreicht:

a) Erzeugen eines Gasstromes in Form eines sich fortbewegenden Wirbelringes und

b) Richten des Wirbelringes auf die Filterfläche derart, daß die dort angesammelten Teilchen abgelöst werden.

Die Existenz von Wirbelringen ist bekannt. Die derartigen Wirbelringen zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten sind bereits erforscht und zum Gegenstand theoretischer-physikalischer Untersuchungen und Betrachtungen gemacht worden. So befaßt sich beispielsweise der Aufsatz »Buoyant Vortex Rings« von J. S. Turner, Proceedings of the Royal Society, London, A 239, 61 bis 75 (1957), mit Wirbelringen, die eine Gasatmosphäre durchlaufen.
Wirbelringe unterscheiden sich von Gasströmen

insofern, als sie in sich geschlossene Systeme darstelle^ die auch bei einer Fortbewegung durch ein Strömungsmittel ihre Selbständigkeit nach außen bewahren. Mit anderen Worten: im Gegensatz zu Gasströmen geben derartige Wirbelringe keine Energie ab.

Derartige Wirbelringe lösen die an der Filterfläche angelagerten Teilchen auf schonende Weise ab und wirbeln diese Teilchen gleichsam von der Filterfläche weg, so daß sie aus dem Bereich der Filterfläche gebracLt werden können. Diese Verfahrensweise läßt sich sogar während des Filtervorganges ohne Störung des eigentlichen Filterprozesses durchführen.

Wirbelringe eignen sich auf Grund ihrer Form besonders zum Reinigen von zylindrischen Filterflächen. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Gaswirbelringe im wesentlichen konzentrisch zur Filterfläche an dieser entlang geleitet werden. Die Wirbelringe können dabei sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite der zylindrischen Filterfläche entlang geleitet werden.

Ein besonders intensiver Reinigungseffekt der Filterflächen kann damit erzielt werden, daß eine Reihe von aufeinanderfolgenden Wirbelringen auf der zu reinigenden Filterfläche entlang geleitet wird. Diese Wirbelringe können eine Frequenz haben, die im hörbaren Bereich liegt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zweckmäßigerweise derart aufgebaut, daß eine Gaswirbelringe erzeugende Einrichtung vorgesehen ist, die derart gegenüber der zu reinigenden Oberfläche der zylindrischen Filterfläche ausgerichtet ist, daß sich die aus der Einrichtung austretenden Gaswirbelringe an der zu reinigenden Oberfläche teilchenlösend entlang bewegen. Auf Grund der Form der Wirbelringe ist es zweckmäßig, daß die Filterfläche von einem länglichen rohrförmigen Beutel gebildet ist.

Eine mechanisch einfach aufgebaute und deshalb störungsanfällige Einrichtung zur Erzeugung derartiger Gaswirbelringe besteht zweckmäßigerweise aus einem Schlagwerk, sowie einer im Bereich des Schlagwerkzeuges angeordneten Membrane, die den Schlagwerkzeug übertragenden Schlag aufnimmt. Diese Membran wird zweckmäßigerweise für die Bildung von Wirbelringen im Innenraum eines Mantelringes angeordnet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die die Gaswirbelringe erzeugende Einrichtung relativ zur Filterfläche bewegbar ist.

Selbstverständlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Ablösen von Teilchen von ebenen Filterflächen, sondern vielmehr auch zur Reinigung von sogenannten Körnchenfiltern od. dgl.

Im Folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine mit einem Filterbeutel ausgestattete Filteranlage, wobei die Arbeitsweise eines Wirbelringes schematisch dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt einen Filterbeutel aus einer Anlage gemäß Fig. 1, wobei schematisch die Verwendung von Mehrfachwirbclringen angedeutet ist;

F i g. 3 zeigt ebenfalls einen zylindrischen Filterbeutel aus einer Anlage gemäß F i g. 1, dessen Außenfläche mit einem Wirbelring gereinigt wird;

F i g. 4 zeigt in einem Schnitt einen zylindrischen Filterbeutel, der sowohl mit einem Wirbelring als auch mit Ultraschall gereinigt wird, und

F i g. 5 zeigt die Reinigung eines Körnchenschichtfilters mittels eines Wirbelringes.
In der in der Fig.! dargestellten Filteranlage ist ein Filterbeutel mit zylindrischer Filterfläche 10 zwischen einen oberen Ring 11 und einen unteren Ring 12 eingespannt. Dieser Filterbeutel kann aus Papier, Gewebe, Glas, synthetischeu Fasern u. dgl. bestehen, ίο In einer derartigen Anlage sind, wie in Fig. 1 angedeutet ist, selbstverständlich eine Vielzahl derartiger Filterbeutel angeordnet. Diese Filterbeutel sind alle in einem Gehäuse 13 angeordnet, in welches das zu reinigende Gas über eine Zuleitung 17 hineingefördert wird. Das gereinigte Gas verläßt dann das Gehäuse 13 über die Ableitung 16.

Ein Verteiler 18 des Gehäuses 13 der Filteranlage, in den die Zuleitung 17 für das zu reinigende Gas einmündet sorgt dafür, daß mit Teilchen beladenes, zu reinigendes Gas in den Innenraum 14 jedes Filterbeutels gelangt. Das Gas tritt dann durch die Filterfläche 10 hindurch in einen Ringraum 15 des Gehäuses 13, von wo es über die Ableitung 16 abgesaugt wird. Bei diesem Vorgang lagern sich die Teilchen in Form einer Schicht 20 an der zylindrischen Filterfläche 10 an.

Wird die Schicht 20 nicht von Zeit zu Zeit von der zylindrischen Filterfläche 10 entfernt, so erhöht sich der Energiebedarf für die Hindurchförderung des Gases durch die Filteranlage erheblich. Man ist deshalb schon aus Energieersparnisgründen daran interessiert, daß die zylindrische Filterfläche 10 möglichst frei bleibt.

Zur Reinigung der zylindrischen Filterfläche 10, also zum Ablösen der aus Teilchen bestehenden Schicht 20, hat man nun erfindungsgemäß auf den Verteiler 18 des Gehäuses 13 Gaswirbelringe 23 erzeugende Einrichtungen vorgesehen, die direkt über den zylindrischen Filterbeuteln angeordnet sind. Diese Einrichtungen bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Schlagwerkzeug 31, 32, welches einen oder mehrere kurze harte Schläge auf eine Membran 30 ausübt, die zum Schütze gegen Beschädigungen vorzugsweise mit einer zentral angeordneten Metallplatte 39 versehen ist. Unter dem Einfluß eines Schlages durch das Schlagwerkzeug 31, 32 biegt sich die Membran 30 etwa in der in strichpunktierten Linien angedeuteten Weise (30') durch und muß damit auf ihrer Unterseite zwangläufig ein gewisses Luftvolumen verdrängen. Da die Membran 30 jedoch in einem Mantelring 33 gefaßt ist, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel trichterartig eingezogen ist, kann die durch die Membran 30 verdrängte Luft, bzw. das verdrängte Gas, nicht nach der Seite ausweichen, so daß ein Wirbelring 23 gebildet wird, der aus dem Mantelring 33 nach unten austritt und in die unter dem Mantelring angeordnete Eintrittsöffnung 34 des zylindrischen Filterbeutels hineinläuft. Der Gasring 23 läuft dann in Richtung des Pfeiles 24 an der Innenseite der zylindrischen Filterfläche 10 entlang und löst auf Grund des sich kreisförmig bewegenden Gasstromes 26 die Teilchen in etwa in der mit 27 bezeichneten Weise ab.

Die bei 27 abgelösten Teilchen der Schicht 20 wer-

den durch den rotierenden Gasstrom 26 in das Innere des Filterbeutels geschleudert und fallen dann nach

unten in den Sammeltrichter 70 in Richtung des Pfeiles 71.

Derartige Wirbelringe bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von mehreren dm/sec durch den Filterbeutel hindurch. Sie können selbstverständlich nicht nur durch die oben beschriebene Einrichtung, sondern vielmehr auch durch jede geeignete Gasausstoßeinrichtung erzeugt werden.

In Fig. 2 ist ein rohrförmiger Filterbeutel 10a dargestellt, an dessen Innenfläche insgesamt drei Wirbelringe 23 a von unten nach oben entlanggleiten. Diese aufeinanderfolgenden Wirbelringe 23 α werden im Falle der in F i g. 2 schematisch dargestellten Anlage durch eine unter dem Filterbeutel angeordnete Einrichtung 35 erzeugt.

In F i g. 3 ist eine Einrichtung dargestellt, die Gaswirbelringe 23 ft zur Ablösung einer Teilchenschicht 36 an der Außenfläche eines rohrförmigen Filterbeutels 10 b vorbeileitet. Diese Einrichtung besteht aus einem in Bereich seines Austrittsendes 38 eingezogenen Mantelring 37, welcher eine Membran 30 a trägt, die ihrerseits über eine Metallplatte 39 von einem Schlagwerkzeug 31 α beaufschlagt wird.

F i g. 4 zeigt schematisch die Reinigung eines zylindrischen Filterbeutels 42 mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen 41, die innerhalb des Filterbeutels 42 hin und her verschiebbar ist. Diese Einrichtung umfaßt eine Gaswirbelringe erzeugende Vorrichtung 43 sowie ein Gerät 49, 50, 51 zur Erzeugung von Ultraschall. Die gesamte Einrichtung wird von einer Stange 47 gehalten, die im Bereich ihres unteren Endes für die Stromerzeugung des Ultraschallgerätes eine Verteilerdose 52 besitzt. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß die Teilchenablagerung auf der Innenseite des Filterbeutels 42

ίο durch die Ultraschallwellen aufgelockert wird, so daß die Wirbelringe diese aufgelockerten Teilchen dann besser abzulösen vermögen.

F i g. 5 zeigt die Reinigung eines sogenannten Körnerschichtfilters mittels eines Wirbelringes, der in

einer Einrichtung 56 erzeugt wird und sich durch den Innenraum 57 eines zylindrischen Behälters 59 auf eine Körnerschicht 58 zubewegt, die auf einen Schirm 60 des Behälters 59 aufruht. Durch die Wirbelringe werden die an den Körner der Körnerschicht 58 angelagerten Teilchen von deren Oberfläche abgelöst und können dann durch ein im Gegenstrom zur eigentlichen Filterrichtung hindurchgeleitetes Strömungsmittel aus der Körnerschicht herausgespült werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ablösen von an einer Filterfläche angesammelten Teilchen, gekennzeichnet durch die folgenden Arbeitsschritte:

a) Erzeugen eines Gasstromes in Form eines sich fortbewegenden Wirbelringes und

b) Richten des Wirbelringes auf die Filterfläche derart, daß die dort angesammelten Teilchen abgelöst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Reinigen von zylindrischen Filterflächen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswirbelring im wesentlichen konzentrisch zur Filterfläche an dieser entlanggeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von aufeinanderfolgenden Wirbelringen an der Filterfläche entlanggeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von aufeinanderfolgenden Wirbelringen mit einer Frequenz erzeugt wird, die im hörbaren Bereich liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der zylindrischen Filterfläche von den Gaswirbelringen überstrichen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der zylindrischen Filterfläche von den Gaswirbelringen überstrichen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des fortlaufenden Filtervorganges Gaswirbelringe an der Filterfläche entlanggeführt werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaswirbelringe erzeugende Einrichtung (30, 31, 32, 33, 39) vorgesehen ist, die derart gegenüber der zu reinigenden Oberfläche der zylindrischen Filterfläche(10) ausgerichtet ist, daß sich die aus der Einrichtung austretenden Gaswirbelringe (23) an der zu reinigenden Oberfläche teilchenlösend entlang bewegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterfläche von einem länglichen rohrförmigen Beutel (10, 10 a, 10 ft) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gaswirbelringe erzeugende Einrichtung .ein Schlagwerkzeug (31, 31α) und eine Membran (30, 30 a) umfaßt, die einen vom Schlagwerkzeug übertragenen Schlag aufnimmt, und ferner einen zum Bilden von Wirbelringen dienenden Mantelring (33) umfaßt, in dessen Innenraum die Membran angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gaswirbelringe erzeugende Einrichtung relativ zur Filterfläche bewegbar ist.