DE4211752A1 - Staubfilter für kontinuierliche vertikale Betriebsweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einer bekannten Ausführungsform eines gattungs­ gemäßen Staubfilters hat dessen Gehäuse die Form eines aufrecht stehenden Zylinders. Darin sind mehrere glei­ che axialsymmetrische Filterkörper in der Form von zylindrischen Ringfilterelementen mit ihrem oberen Ende mittels des in der dortigen Austrittsöffnung ausgebil­ deten Innengewindes an innen am deckelartigen oberen Abschluß des Staubfiltergehäuses angeordneten Gewinde­ stutzen angeschraubt, die ihrerseits mit Auslaßöffnun­ gen im Staubfiltergehäuse in Verbindung stehen. Die Längsachsen der Ringfilterelemente verlaufen nicht nur parallel zueinander und zur Aufwärts-Strömungsrichtung des zu reinigenden Mediums, sondern auch zur Längsachse des zylindrischen Staubfiltergehäuses und damit verti­ kal bei dessen vertikaler Betriebsweise.

Zwecks Erzielung einer größtmöglichen Filterfläche und damit einer möglichst langen Standzeit des Staubfilters bzw. seiner Ringfilterelemente bei kompakter Ausführung des Staubfiltergehäuses, haben die mehreren Ringfil­ terelemente nicht nur eine Länge, die ein Vielfaches ihres Durchmessers beträgt, sondern sie sind auch zusätzlich für eine zu diesem Zweck beitragende Maxi­ mierung ihrer Anzahl in dem Gehäuse nur geringfügig voneinander sowie von der Gehäusewandung beabstandet, so daß über die Hälfte des Gehäusequerschnitts vom Querschnitt der Ringfilterelemente eingenommen wird.

Das von dem Staubfilter zu reinigende gasförmige Me­ dium, z. B. mit Staubpartikeln unterschiedlicher Größen­ ordnung angereicherte Luft, wird aufgrund der gewollten engen Anordnung der in bezug auf ihren Durchmesser un­ gewöhnlich langen Ringfilterelemente in den freien Querschnitten zwischen den Ringfilterelementen stark beschleunigt.

Nachteilig hieran ist aber nicht nur der Umstand, daß sich die Aufwärts-Strömungsgeschwindigkeit des zu rei­ nigenden Mediums beim Eintritt aus dem Raum im Staub­ filtergehäuse unterhalb der geschlossenen Enden der Ringfilterelemente in die im Vergleich zu diesem sehr engen Zwischenräume zwischen den Ringfilterelementen untereinander und der Gehäusewandung in Höhe der hier mittels der waagerecht verlaufenden Scheiben der unte­ ren geschlossenen Enden der gleichlangen Ringfilter­ elemente aufgespannten Ebene schlagartig um z. B. 67% erhöht und damit zu einer erheblichen Erhöhung des Druckverlustes des Neufilters führt. Vielmehr werden durch diese drastische Erhöhung der Aufwärts-Strömungs­ geschwindigkeit auch die größeren der vom zu reini­ genden Medium mitgeführten Staubpartikel bis tief in die besagten Zwischenräume mitgerissen, wo sie dann zusammen mit den feineren und feinsten Staubpartikeln den frühzeitigen Ausfall der Ringfilterelemente verur­ sachen.

Um dennoch die Filterfunktion für eine kontinuierliche Betriebsweise des Staubfilters einigermaßen aufrecht zu­ erhalten, ist das bei der vorliegenden Staubfilter­ gattung wegen des gefältelten Filterstoffs mögliche und auch übliche Abreinigen der Filterfalten durch inter­ mittierendes stoßweises Druckbeaufschlagen der Ring­ filterelemente von der sogenannten Reingasseite her in derart kurzen zeitlichen Abständen erforderlich, daß die wegen der damit verbundenen häufigen Unterbre­ chungen des Filtervorgangs vermehrten Kosten deutlich zu Buche schlagen.

Andererseits werden die abgereinigten Staubagglomerate wegen des auch während des sehr kurzen Abreinigungs- Druckstoßes nahezu unvermindert weiter mit hoher Ge­ schwindigkeit in die besagten Zwischenräume einströmen­ den zu reinigenden Mediums wieder zur erneuten Ablage­ rung auf den Filterfalten mitgerissen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den gattungs­ bildenden Staubfilter dahingehend zu verbessern, daß die vorgenannten Nachteile im Hinblick auf dessen effekti­ vere Betriebsweise beseitigt werden.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß sich der Querschnitt der Filterkörper von ihrem - bei der vorge­ sehenen vertikalen Betriebsweise des Staubfilters - oberen zu ihrem unterem Ende hin verringert.

Es sind zwar bereits mehrfach Filterkörper zur Ver­ wendung in Staubfiltern bekannt, deren Querschnitt sich - z. B. konisch - vom einen zum anderen Körperende hin verringert, jedoch haben die jeweiligen technischen Sachverhalte mit der vorliegenden Erfindung keine funk­ tionelle Verbindung, wie die folgenden Beispiele bele­ gen.

So wird z. B. in der DE 27 22 272 A1 ein kegelartiger Filterkörper mit gerundeter Spitze für vertikale Be­ triebsweise offenbart, dessen Falten zum überwiegenden Teil radial-waagerecht an dem in vertikaler Richtung sich nach oben hin erweiternd angeordneten Filterkörper ausgebildet sind. Damit sollen zur Beseitigung von An­ schlußundichtigkeiten zwischen Filterkörper und Gehäuse glatte Anschlußflächen erzielt werden. Dieselbe Proble­ matik wird in der zugehörigen Zusatzanmeldung DE 27 30 925 A1 beschrieben.

In der DE 27 38 521 C2 wird ein gattungsfremder zwei­ stufiger Luftreiniger mit grober Vor- und feiner Nach­ reinigung beschrieben, der ein zylindrisches Gehäuse hat, in dem eine Kombination aus nur einem einzigen, als Kegelstumpf ausgebildeten Filterelement und einem eben solchen koaxial in dem Filterelement angeordneten Abscheider vorgesehen ist, wobei letzterer in konver­ gierender Richtung axial von der zu reinigenden Luft durchströmt wird. Dabei stellt sich das Problem, wie unter Aufrechterhaltung der gewünschten Strömungsge­ schwindigkeit innerhalb des Abscheiders die Filter­ leistung des Filterelements verbessert werden kann.

In der DE 28 19 198 C2 wird ebenfalls ein gattungs­ fremder zweistufiger Luftreiniger mit grober Vor- und feiner Nachreinigung beschrieben, der ein zylindrisches Gehäuse hat, in dem wiederum eine Kombination aus nur einem einzigen, als Kegelstumpf ausgebildeten Haupt­ filter und einem eben solchen koaxial in diesem angeordneten Sicherheitsfilter vorgesehen ist. Hier strömt die zu reinigende Luft von außen in konver­ gierender Filterrichtung durch die Filterwandungen bis in das Zentrum des Sicherheitsfilters und dann in dessen divergierender Richtung aus diesem heraus. Hier stellt sich das Problem, einen möglichst geringen Druckabfall über den Reiniger zu erzielen und gleich­ zeitig den Wirkungsgrad des Vorreinigers zu verbes­ sern.

Aus der WO 79/01129 ist ein gattungsähnlicher Luft­ reiniger mit einem einzigen kegelstumpfförmigen Filter­ element bekannt, das in einem Gehäuse vertikal und nach oben divergierend angeordnet ist und bei dem die zu reinigenden Luft von unten nach oben strömend von außen durch dessen Wandung in das Innere des Filterelement dringt. Hier wird eine Lösung für das Problem der Selbstreinigung des Filterelements mittels einer mecha­ nischen Zusatzeinrichtung beschrieben.

Weitere gattungsähnliche Luftreiniger wie der aus der GB 2 095 577 bekannte, der drei lineare V-förmige Fil­ terkammerkörper aufweist, betreffen ebenfalls die Selbstreinigungsproblematik mittels Druckbeaufschlagung der Filterelemente von deren Reingasseite her.

Schließlich ist aus dem DE-GM 86 23 695.4 ein kegel­ stumpfförmiger Luftfilter zur Verwendung als einzelnes Filterelement in einem Staubsauger bekannt, der eine Lösung für ein selbsttragendes und somit keine separate Stützkonstruktion benötigendes Filterelement darstellt und bei welchem weitgehend beliebige Filterstoffe ver­ wendbar sind.

Mit der erfindungsgemäßen Querschnittsverminderung der Filterkörper werden folgende Vorteile erzielt:

Gegenüber einer gleichförmigen, z. B. zylindrischen, Filterkörperausführung, also einer Ausführung mit einem gleichbleibenden Körperquerschnitt über die gesamte Körperlänge, haben die - bei der vorgesehenen vertika­ len Betriebsweise des Staubfilters - unteren, geschlos­ senen Körperenden gleichlanger erfindungsgemäßer Fil­ terkörper in Abhängigkeit vom Ausmaß der über ihre Körperlänge tatsächlich stattfindenden Querschnitts­ verringerung nunmehr einen im Vergleich zu diesen dem­ entsprechend mehr oder weniger kleineren Querschnitt, so daß bei ihrer Verwendung im bekannten kompakten Ge­ häuse eines gattungsgemäßen Staubfilters in Höhe der von ihren unteren, geschlossenen Körperenden aufge­ spannten Ebene insgesamt auch ein dementsprechend mehr oder weniger größerer Strömungsquerschnitt für das in die besagten Zwischenräume zwischen den Filterkörpern bzw. diesen und der Gehäusewandung einströmende zu reinigende Medium verfügbar ist. Dies aber führt in je­ dem Fall dazu, daß sich die Aufwärts-Strömungsge­ schwindigkeit des zu reinigenden Mediums beim Passie­ ren dieser Ebene dementsprechend erheblich weniger stark erhöht.

Eine vergleichsweise niedrigere Aufwärts-Strömungsge­ schwindigkeit bedeutet aber, daß weniger Staubpartikel in die Zwischenräume mitgerissen und zu den Falten der Filterkörper transportiert werden und somit auch in die Filterporen eindringen bzw. sich auf den Filterfalten ablagern und agglomerieren. Es verlangsamt sich somit also deren Verschmutzungstempo und es verbessern sich damit die Abreinigungsbedingungen, da seltener abgerei­ nigt werden muß, bzw. bei häufigerem Abreinigen mit einem schwächerem Druckstoß abgereinigt werden kann. In beiden Fällen verlängert sich wegen der sich dadurch ergebenden geringeren mechanischen Beanspruchung der Filterelemente deren Standzeit.

Weil sich die Filterkörper im Gehäuse eines vertikal betriebenen erfindungsgemäßen Staubfilters vertikal von oben nach unten verjüngen, somit also die Filterfalten von der Fall-Linie zurückweichen, wird das Herabfallen insbesondere auch der aus den oberen Filter­ faltenbereichen ausgereinigten Staubagglomerate er­ leichtert, d. h., die Abreinigungsbedingungen werden noch weiter verbessert, zumal das nun mit geringerer Geschwindigkeit aufwärts strömende zu reinigende Me­ dium diesem Herabfallen nicht mehr im gleichen Umfang wie bisher entgegenwirken kann.

Wegen der sich erfindungsgemäß nur allmählich im Gehäu­ se vertikal nach oben verengenden Zwischenräume, ins­ besondere zwischen den Filterkörpern, verringert sich automatisch auch der Druckverlust des Neufilters.

Was die äußere Form der erfindungsgemäßen Filterkörper angeht, so ist es denkbar, daß sie zur Realisation eines vom vorgesehenen oberen zum unteren Körperende hin sich verringernden Körperquerschnitts z. B. die Form eines regelmäßig-geraden Pyramidenstumpfes haben, wobei das obere Ende die Grundfläche des Pyramidenstumpfes bilden würde.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 perspektivisch in starker Verkleinerung einen Filterkörper in Betriebsstellung von vorn,

Fig. 2 einen Filterkörper nach Fig. 1 in hälftig ge­ schnittener Seitenansicht,

Fig. 3 perspektivisch schräg von unten einen geöff­ neten Staubfilter mit neun darin angeordneten Filterkörpern.

Der in Fig. 1 und 2 in der vorgesehenen vertikalen Betriebsstellung gezeigte axialsymmetrische Filterkör­ per 1 hat die Form eines auf dem Kopf stehenden Kegelstumpfes mit einem Neigungswinkel 2, so daß sich sein Querschnitt vom oberen Körperende 3 zum unteren Körperende 4 hin verringert. Das untere Körperende 4 ist durch eine rechtwinklig zur Längsachse des Filterkörpers 1 angeordnete Kappe 5 geschlossen. Das obere Körperende 3 ist durch eine Austrittsöffnung 6 für den Austritt des gereinigten Mediums aus dem Filterkörper 1 offen. In der Austrittsöffnung 6 ist ein Innengewinde 7 ausgebildet, durch das der Filterkörper 1 z. B. an einem im Gehäuse eines Staubfilters angeordneten Stutzen angeschraubt werden kann.

Die Filterfalten 8 des zick-zack-artig gefalteten Fil­ terstoffs erstrecken sich in Längsachsenrichtung des Filterkörpers 1. Zur Stützung der Filterfalten 8 bei deren Druckstoßbeaufschlagung von der sogenannten Rein­ gasseite her, also durch die Austrittsöffnung 6, dienen die Stützringe 9.

Die Länge des Filterkörpers 1 beträgt ein Vielfaches des Umfanges des oberen Körperendes 5.

Der in Fig. 3 in seiner vertikalen Betriebsstellung ge­ zeigte Staubfilter hat ein aufrecht stehendes zylin­ drisches Gehäuse 10, dessen Inneres durch eine Tür 11 zugänglich ist. In dem Gehäuse 10 sind, als eine mög­ liche Anordnung, neun gleiche kegelstumpfförmige Fil­ terkörper 1 untergebracht, und zwar acht davon kreis­ förmig um einen zentralen neunten. Sie sind mittels ihres in der Austrittsöffnung 6 ausgebildeten Innen­ gewindes 7 an nicht sichtbaren, innen am oberen Ge­ häuseende angeordneten Gewindestutzen angeschraubt, die z. B. durch eine Durchgangsöffnung mit der wenigstens einen, nicht dargestellten Auslaßöffnung im Gehäuse für das gereinigte Medium aus den Filterkörpern 1 in Verbindung stehen. Zur lösbaren Befestigung der Fil­ terkörper 1 am Gehäuse 10 des Staubfilters kann statt des Innengewindes 7 in der Austrittsöffnung 6 auch ein Außengewinde außen am oberen Ende 3 der Filterkörper 1 vorgesehen werden.

Die Längsachsen der neun Filterkörper 1 verlaufen sowohl parallel zueinander als auch zur Aufwärts-Strö­ mungsrichtung des zu reinigenden Mediums und zur Längs­ achse des Staubfiltergehäuses 10 und damit vertikal gemäß dessen vertikaler Betriebsweise.

Die unteren, durch eine ebene Kappe 5 waagerecht geschlossenen Enden 4 der Filterkörper 1 hängen frei im Gehäuse und spannen eine Ebene auf, die vom Querschnitt des Staubfiltergehäuses 10 nur noch einen Bruchteil jenes der Filterkörper mit zylindrischer Form einnimmt.

Durch die erheblich geringere Erhöhung der Aufwärts- Strömungsgeschwindigkeit des zu reinigenden Mediums werden die zuvor geschilderten Vorteile der geringeren Belastung der Filterkörper 1 in mehrfacher Hinsicht erreicht, was zu einer längeren Standzeit des Staub­ filters bzw. seiner kegelstumpfförmigen Filterkörper 1 und damit zu dessen effektiveren Betriebsweise führt.

Claims (4)

1. Staubfilter für kontinuierliche vertikale Betriebsweise,

• - mit einem Gehäuse (10) mit wenigstens einer Einlaßöff­ nung für das zu reinigende und wenigstens einer Aus­ laßöffnung für das gereinigte gasförmige Medium und
• - mit vorzugsweise mehreren gleichen, in dem Gehäuse (10) angeordneten axialsymmetrischen Filterkörpern (1) mit bei vorgesehener Betriebsweise vertikal verlaufen­ den Längsachsen und jeweils
• - einem diesbezüglich unteren, geschlossenen (4) und einem durch eine Austrittsöffnung (6) für das gerei­ nigte Medium offenen oberen Körperende (3), wobei die Austrittsöffnung (6) mit der wenigstens einen Auslaßöffnung des Gehäuses (10) in Verbindung steht und das untere Ende (4) frei im Gehäuse (10) hängt,
• - einem zick-zack-artig gefalteten Filterstoff mit in Längsachsenrichtung des Filterkörpers (1) verlaufen­ den Filterfalten (8),
• - einer Körperlänge, die ein Vielfaches des Durchmes­ sers des oberen Körperendes (3) beträgt,

dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Filterkörper (1) von ihrem - betriebsbezogen - oberen (3) zu ihrem unteren Ende (4) hin verringert.

2. Staubfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper (1) Kegelstumpfform haben, wobei ihr - betriebsbezogen - oberes Ende (3) die Grundfläche des Kegelstumpfes bildet.

3. Staubfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (2) des Kegelstumpfes etwa 2-5° beträgt.