DE3730980A1 - Mit einer selbstreinigungseinrichtung ausgestatteter filterapparat fuer einen gasstrom - Google Patents
Mit einer selbstreinigungseinrichtung ausgestatteter filterapparat fuer einen gasstromInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Filterapparat nach dem Ober
begriff von Anspruch 1.
Ein Filterapparat dieser Art ist aus der US-PS 24 74 478
bekannt. Bei diesem bekannten Filterapparat wird die Ab
luft eines Textilmaschinensaales durch ein Sieb hindurch
geführt, auf dessen Zuströmseite sich Fasern und Staub ab
setzen.
Das Sieb bildet hierbei den Mantel einer dauernd umlaufen
den zylindrischen Trommel, deren Inneres mit der Saugseite
eines Gebläses verbunden ist. An die Druckseite des Ge
bläses ist die gegen die Abströmseite des Siebes gerichte
te stationäre Blasdüse angeschlossen. Das der Blasdüse ge
genüberliegende ebenfalls stationäre Mundstück ist Teil
eines Auffangkastens, an welchen eine Leitung zum Weg
führen der vom Sieb abgeblasenen Verunreinigungen ange
schlossen ist.
Der vorerwähnte bekannte Filterapparat arbeitet insofern
zufriedenstellend, als beim Durchtritt der Luft durch das
Sieb nur ein kleiner Druckverlust in Kauf genommen werden
muß und andererseits die Selbstreinigungseinrichtung das
Sieb wirksam von den Fasern befreit; hat nämlich die
Druckluft, die aus der Blasdüse austritt, die Fasern ein
mal von der Sieboberfläche gelöst, so gelangen diese
Fasern in den Auffangkasten und können sich am Sieb nicht
erneut ablagern, wenn sie über die an dem Auffangkasten
angeschlossene Leitung abgeführt werden. In bezug auf die
Reinigung der Luft ist der bekannte Filterapparat aller
dings nur beschränkt wirksam, indem insbesondere Staub am
Sieb nur in geringem Ausmaß zurückgehalten wird. Werden
höhere Anforderungen an den Reinheitsgrad der gereinigten
Luft gestellt, so kommt der bekannte Filterapparat nicht
in Betracht.
Zur Erreichung eines solchen höheren Reinheitsgrades wäre
es notwendig, anstelle des Siebes ein entsprechendes
Filtermedium einzusetzen, mit der Konsequenz, daß bei
gleicher Geschwindigkeit und gleicher Anordnung ein er
heblich vergrößerter Druckverlust eintreten würde, als
mit einer entsprechenden unzulässigen Vergrößerung des
Energieaufwandes für den Transport der Luft verbunden
wäre. Alternativ müßte ein niedriger Druckverlust bei
Verwendung eines solchen Filtermediums mit einer erheb
lichen Vergrößerung der Filterfläche und damit mit einer
erheblichen Vergrößerung des Raumbedarfs des Filter
apparates erkauft werden, womit auch der apparative
Aufwand zunehmen würde.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einem Filter
apparat der angegebenen Art die Filterfläche im Verhältnis
zum Raumbedarf desselben in einem wesentlichen Ausmaß zu
steigern und dabei die Selbstreinigungseinrichtung zu er
leichtern.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des
Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst.
Durch die Fältelung des Filtermediums, insbesondere eine
Zick-Zack-Fältelung, kann bei einer gegebenen Abmessung
des Filters offensichtlich eine massive Vergrößerung der
Filterfläche erreicht werden. Dabei ist es allerdings
überraschend, das obwohl sich die Falten des Filterme
diums zur Strömungsrichtung der Luft aus der Blasdüse als
nur schwach angestellte Flächen darbieten, eine ver
gleichsweise sehr gute Abreinigung des Filtermediums er
reicht werden kann. Während eine abschließende Erklärung
für diese überraschende Reinigungswirkung noch nicht vor
handen ist, steht zu vermuten, daß sie einerseits mit
einer Vibration in den Faltenflanken, die bei einem aus
reichend starken Luftstrom von Auge sichtbar wird, in Zu
sammenhang steht. Die Vibrationen tragen dann dazu bei,
die Verunreinigung dadurch abzulösen, daß deren mechani
scher Verbund unter sich und mit dem Filtermaterial aufge
brochen wird. Es ist denkbar, daß die Reinigung durch die
bei der Relativbewegung zwischen Filtermedium und Blasdüse
sich ergebenden Veränderung der Druckbelastung an den
Faltenflanken, zu denen die Blasdüse sich etwa parallel
erstreckt, unterstützt wird.
Der Gasfilter des erfindungsgemäßen Filterapparates läßt
sich in einfacher Weise dadurch aufbauen, daß eine Mehr
zahl von Plattenelementen eine annähernd zusammenhängende
Filterfläche bilden, wobei die Plattenelemente eben sind,
und das Filtermedium in diesen zickzackförmig verläuft.
Solche Plattenelemente sind bekannt, und werden beispiels
weise in der Reinraumtechnik zum Aufbau von Filterdecken
von Räumen verwendet.
Eine in bezug auf den Raumbedarf vorteilhafte Ausgestaltung
des Gasfilters liegt darin, daß die Filterfläche den
Mantel eines Hohlkörpers bildet, der im Querschnitt ein
regelmäßiges Vieleck darstellt, wobei die Längsachse des
Hohlkörpers rechtwinklig zum Querschnitt verläuft. Dabei
ist vorzugsweise der Hohlkörper, der als Prisma ausgebil
det sein kann, um seine Längsachse drehbar gelagert, wobei
Blasdüse und Saugmundstück stationär angeordnet sind. Es
hat sich dabei gezeigt, daß wenn die Eckenzahl des Pris
mas größer als etwa zehn gewählt wird, die Abstandsverän
derung zwischen den Filterplatten und der Blasdüse einer
seits und dem Mundstück andererseits, die beim Umlauf des
Prismas eintritt, für die Reinigungswirkung vernachlässig
bar ist.
Nachfolgend ist eine beispielsweise Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Filterapparates für die Reinigung der
Ansaugluft einer Gasturbinenanlage anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung des Filter
apparates;
Fig. 2 Einen Querschnitt durch die Filtertrommel, und
Fig. 3 In vergrößertem Maßstab gezeichnet einen Aus
schnitt aus Fig. 2.
Mit 1 ist in der Zeichnung ein Filterapparat bezeichnet,
der an ein Eintrittsgehäuse 2 einer Gasturbinenanlage
(nicht dargestellt) angeschlossen ist. Der Filterapparat
umfaßt einen im Querschnitt quadratischen länglichen
Kasten 3, der mindestens an einer seiner Längsseiten 4
eine nicht gezeigte, z. B. mit einem Gitter bedeckte An
saugöffnung für Umgebungsluft aufweist.
Im Innern des Kastens 3 ist eine längliche ein Gasfilter
bildende Filtertrommel - allgemein mit 5 bezeichnet - ange
ordnet, deren Längsachse mit der Längsachse des Kastens 4
etwa zusammenfallend verläuft. Die zum Eintrittsgehäuse 2
hin offene Filtertrommel 5 weist zwei an ihrem Umfang ver
laufende, voneinander in Längsrichtung distanzierte Lauf
ringe 6 und 7 auf, mit welchen dieselbe auf Paaren von
drehbaren Rollen 8 abgestützt ist. Die am Kasten 4 in
nicht dargestellter Weise gelagerten Rollen 8 bilden Dreh
lager der Filtertrommel 5, an deren luftdichter Stirnwand
9 ein schematisch dargestellter, die Antriebsmittel bilden
der Drehantrieb 10 angreift. Der Drehantrieb 10, der sei
nerseits an der Stirnwand 11 des Kastens 4 befestigt ist,
kann beispielsweise einen mit einem Untersetzungsgetriebe
versehenen Elektromotor umfassen, wobei ein an der An
triebswelle des Getriebes vorgesehenes Ritzel mit einem an
der Stirnwand 9 der Filtertrommel 5 vorgesehenen Zahnkranz
(nicht dargestellt) kämmen kann.
Im Inneren der Filtertrommel 5 verläuft parallel zu deren
Längsachse und benachbart der Innenseite des Umfangsman
tels 12 derselben eine Blasdüse (13 (Fig. 2), die aus einem
Rohr 14 radial gegen den Umfangsmantel 12 gerichtet aus
mündet. Die Blasdüse 13 erstreckt sich mit dem Rohr 14 zu
sammen über die volle Länge des Umfangsmantels 12 und
steht über das Rohr 14 an ihrem der Stirnwand 9 abgekehr
ten Ende mit einer Druckluftquelle 15 in Verbindung.
Benachbart der Außenseite des Umfangsmantels 12 und
parallel zur Längsachse der Filtertrommel 5 erstreckt sich
über die volle Länge der Blasdüse 13 ein diesem gegenüber
liegend angeordnetes längliches Saugmundstück 16, das ge
gen den Umfangsmantel offen ist. Das Saugmundstück mündet
in ein Absaugrohr 17 ein, das an seinem der Stirnwand 11
zugekehrten Seitenende mit einer Unterdruckquelle 18 ver
bunden ist. Über deren Öffnung 19 steht die Unterdruck
quelle 18 mit einem nicht dargestellten Abscheider-Sammler
für Verunreinigungen in Verbindung, der außerhalb des
Kastens 3 angeordnet ist.
An seinem dem Eintrittsgehäuse 2 zugekehrten Ende weist
der Kasten 3 eine Trennwand 20 auf, die eine etwa dem In
nendurchmesser des Laufringes 6 entsprechend kreisrunde
Öffnung (nicht dargestellt) besitzt. Die Öffnung ist
konzentrisch zur offenen Stirnseite der Filtertrommel an
geordnet, wobei zwischen Laufring 6 und Trennwand 20 eine
den Laufspiel-Spalt abdichtende Dichtung vorgesehen ist.
Wie aus den Fig. 2 und 3 deutlicher ersichtlich ist, bil
det der Umfangsmantel 12 der Filtertrommel 5 erfindungs
gemäß ein Prisma, das im dargestellten Ausführungsbei
spiel zwölf Ecken aufweist. Die Seiten des Prismas sind
von Längsreihen von rechteckigen ebenen Plattenelementen
21 gebildet, wobei die Plattenelemente der Reihen unter
einander in nicht näher dargestellter Weise luftdicht
verbunden sind. An ihren Längseiten sind die Plattenele
mente 21 an Längsstegen 22 abgestützt und befestigt, die
parallel zur Längsachse der Filtertrommel verlaufen und
gleichzeitig die Laufringe 6 und 7 und die Stirnwand 9
miteinander verbinden. Dabei sind die lösbar befestigten
Plattenelemente 21 entlang ihren Längsseiten mit den
Längsstegen 22 sowie die entsprechenden Plattenelemente
entlang den Breitseiten untereinander und mit den Lauf
ringen bzw. der Stirnwand 9 luftdicht verbunden und bilden
mithin eine zusammenhängende Filterfläche. Jedes Platten
element 21 ist aus einem in Zickzackform gefalteten Staub
filtermedium, z. B. aus Glasfaserzellulose, und einem das
selbe luftdicht einfassenden Rahmen gebildet. Solche auch
als Plattfilter bezeichnete Elemente sind bekannt und wer
den mit gleicher Art und ähnlicher Qualität des Filterme
diums, beispielsweise in der Reinraumtechnik, z. B. bei
Filterdecken von Reinräumen verwendet. Solche Filter
platten 21 weisen nahe benachbarte Falten mit von diesem
begrenzten relativ tiefen Taschen auf, wobei die Flanken
teile der Falten zueinander nahezu parallel verlaufen. Be
nachbarte Flankenteile der Falten sind durch über die
Länge der Falten verteilt angeordnete Abstandshalter mit
einander verbunden, die die Taschen überbrücken und in
Längsrichtung unterteilen. Die Falten 23 des Filtermediums
welche in Fig. 3 schematisch dargestellt sind, verlaufen
in Längsrichtung der Plattenelemente und damit parallel
zur Längsachse der Filtertrommel; somit erstrecken sich
die Falten ebenfalls parallel zur Längsachse des Austritt
schlitzes der Blasdüse 14. Mit 24 sind die zwischen den
Falten 23 liegenden Taschen bezeichnet.
Die Blasdüse 13, das Rohr 14 und die Druckluftquelle 15
sowie das Saugmundstück 17 mit den Teilen 17 und 18 gehö
ren gemeinsam zur Selbstreinigungseinrichtung des Filter
apparates, die überdies den Antrieb 10 sowie eine nicht
dargestellte Steuerschaltung für denselben umfaßt, um die
Filtertrommel 5 entweder periodisch oder in Abhängigkeit
vom Druckabfall im Innern der Filtertrommel jeweils für
eine Umdrehung in Drehung zu setzen und wieder anzuhalten.
Die Steuerschaltung wirkt ebenfalls auf die Druckluft
quelle 15 und die Unterdruckquelle 18 ein, um diese für
die Dauer der Drehung der Trommel in Betrieb zu setzen.
Die Blasdüse 13 und das Mundstück 16 sind über die Teile
14 und 17 in nicht dargestellter Weise am Kasten 3 abge
stützt.
Im Betrieb der Gasturbinenanlage wird Frischluft ange
saugt, die nach Eintritt in den Kasten 3 am Umfang der
Filtertrommel 5 verteilt durch das Filtermedium der
Plattenelemente 21 hindurchströmt und aus dem Innern der
Filtertrommel in das Eintrittsgehäuse 2 gelangt. Beim
Durchtritt der Luft durch das Filtermedium werden in
dieser enthaltene Verunreinigungen wie z. B. Sand und Staub
unter Ablagerung an dessen Außenseite zurückgehalten.
Wenn beispielsweise der Druckabfall durch zunehmende Be
setzung des Filtermediums mit Verunreinigungen bei fort
gesetztem Betrieb ein bestimmtes Maß erreicht hat, wird
die Selbstreinigungseinrichtung über die Steuerschaltung
in Betrieb gesetzt.
Bei der Drehung der Filtertrommel wandern die Falten 23
des Filtermediums unter der radial gerichteten Blasdüse 13
durch, wobei die Falten 23 bzw. deren die Taschen 24 be
grenzenden Flanken vom Druckluftstrom nacheinander auf
ihrer ganzen Länge (entgegengesetzt zum Frischluftstrom)
beaufschlagt werden. Es zeigt sich im Betrieb, daß zumin
dest in den Faltenflanken Schwingungen entstehen, da der
Luftstrom bei dieser Beaufschlagung infolge seiner haupt
sächlich radialen Richtung in die Taschen 24 eindringt.
Dabei lösen sich die an der Außenseite des Filtermediums
angelagerten Verunreinigungen von dessen Oberfläche, so
daß diese von der in das Saugmundstück eintretenden Luft
mitgerissen und abgeführt werden können.
Die Wirksamkeit der Selbstreinigungseinrichtung ist sehr
hoch, was schon aus den langen Standzeiten der Plattenele
mente ersichtlich ist. Selbstverständlich sind relativ
hohe Ausblasgeschwindigkeiten aus der Düse, vorzugsweise
größer als 80 m/sek sowie eine langsame Relativbewegung
zum Filtermedium, z. B. cm/sek, notwendig, um eine aus
reichende Reinigung zu erzielen.
Wie die vorstehenden Erläuterungen zeigen, ist der Auf
wand, den die Selbstreinigungseinrichtung mit sich bringt,
verglichen mit der Größe der wirksamen Filterfläche
klein; diese Filterfläche kann im Vergleich mit dem Filter
einer zylindrischen Umfangsfläche gleicher Abmessungen
leicht das Zwanzig- bis Dreißigfache überschreiten.
Dank der lösbaren Befestigung der Plattenelemente lassen
sich diese im Falle einer Beschädigung einzeln austau
schen. Die Plattenelemente könnten selbstverständlich auch
eine Krümmung aufweisen, deren Radius dem Radius einer be
stimmten Filtertrommel entspricht. Andererseits wäre es
auch denkbar, die Plattenelemente zu einer Filterwand oder
-decke zusammenzubauen und die Blasdüse und das Saugmund
stück entlang derselben fahrbar anzuordnen.
Der erfindungsgemäße Filterapparat kann offensichtlich
auch zur Reinigung eines anderen Gases als Luft eingesetzt
werden.
Claims (7)
1. Mit einer Selbstreinigungseinrichtung ausgestatteter
Filterapparat für einen Gasstrom, mit einem im Gas
strom angeordneten Gasfilter, dem in bezug auf die
Strömungsrichtung des Gasstromes eine entgegengesetzt
gerichtete, schlitzförmige Blasdüse nachgeschaltet und
ein dem Gasfilter zugekehrtes, der Blasdüse gegenüber
angeordnetes Mundstück vorgeschaltet ist, wobei Mund
stück und Blasdüse gemeinsam relativ zum Gasfilter
quer beweglich und Antriebsmittel zur Erzeugung der
Relativbewegung vorgesehen sind, dadurch gekennzeich
net, daß der Gasfilter mindestens ein Plattenelement
(21) mit einem Falten (23) bildenden Feinstaubfilterme
dium umfaßt und daß die Blasdüse (13) sich etwa
parallel zur den Falten des Filtermediums über deren
Länge erstreckt und die Richtung der Relativbewegung
quer zu den Falten verläuft, wobei das Mundstück (16)
mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.
2. Filterapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet,
daß eine Mehrzahl von Plattenelementen (21) eine an
nähernd zusammenhängende Filterfläche (5) bilden, und
die Plattenelemente eben sind.
3. Filterapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filterfläche den Umfangsmantel einer Filter
trommel (5) bildet, der im Querschnitt ein regelmäßi
ges Vieleck darstellt, wobei die Längsachse des Hohl
körpers rechtwinklig zum Querschnitt verläuft.
4. Filterapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Umfangsmantel ein Prisma darstellt, wobei die
Filtertrommel (5) um deren Längsachse drehbar gelagert
ist, wobei Blasdüse (13) und Saugmundstück (16) sta
tionär angeordnet sind.
5. Filterapparat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strömungsrichtung des Gasstromes
durch den Mantel des Hohlkörpers von außen nach innen
verläuft.
6. Filterapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, um die An
triebsmittel (10) zur Drehung der Filtertrommel um
mindestens einen Teil ihres Umfanges zu veranlassen
sowie weitere Mittel, um während der Drehbewegung der
Blasdüse Druckgas zuzuführen und am Saugmundstück die
Unterdruckquelle zur Einwirkung zu bringen.
7. Filterapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Filterfläche (5) bildenden Plattenelemen
te (21) lösbar miteinander verbunden sind.
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