DE4430939C2 - Filteranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filteranlage nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Die gewöhnlich in der Außenluft enthaltenen Staubpartikel und Keime bringen keine gesundheitlichen Schädigungen mit sich. Der Staubgehalt, der Außenluft ist im wesentlichen geringer als jener in der Raumluft, von ausgesprochenen Industriegebieten abgesehen. Für den gewerblichen Bereich mit gesundheitsschädlichen Stäuben in den Räumen liegen Vorschriften über den zulässigen Staubgehalt vor. Die Filterung hat nicht nur Bedeutung für die Reinhaltung der Luft im Raum, sondern auch für die Sauberhaltung des Kanalnetzes. Da die Filter gereinigt, ausgewechselt oder erneuert werden müssen, sind eine gute Zugänglichkeit für die Wartung und Entsorgung der Filter erforderlich. Die Leistungsfähigkeit des Filters wird durch den Entstaubungsgrad und die Speicherfähigkeit gekennzeichnet. Als Entstaubungsgrad ist das Verhältnis der abgeschiedenen Staubmenge zur angebotenen Staubmenge definiert. Die Wirksamkeit der Filter hängt von der Luftgeschwindigkeit und der Größe der Staubpartikel bzw. der Korngrößenverteilung ab. Je nach Abscheidegrad des Filters wird in Grob-, Fein-, und Feinstfilter unterschieden.

Im gewerblichen Bereich werden regelmäßig mehrere Maschinen zur Metallbearbeitung, zum Beispiel Fräsen, Bohren, Schleifen usw., zu einer Transferstraße gekoppelt. Werkzeuge und Werkstücke werden dabei mit Kühl- und Schmiermittel, zum Beispiel Emulsion- und/oder Öl umspült.

Dabei sind die Maschinen eingehaust und die stark mit feinsten Flüssigkeitströpfchen durchsetzte Luft wird abgesaugt und einer Filteranlage zugeführt. Die abgesaugte Luft ist mit Aerosolen, Dämpfen und Partikeln belastet, die teilweise gesundheitsschädlich sind und aufgrund herrschender Umweltschutzgesetze nicht in dieser Konzentration in die Umwelt geblasen werden dürfen. Die in der Luft befindlichen Teilchen sind unterschiedlich groß, und deren Größe liegt regelmäßig in dem Bereich von 20 nm bis 0,1 nm. Um hierbei auch die kleinsten Teilchen auszufiltrieren, werden Filter eingesetzt, die aus Zellen mit Fasern aus Glas, Kunststoff, Textilien, Papier usw. bestehen. Solche Filter werden nach bestimmter Zeit undurchlässig, müssen daher ausgewechselt und als Sondermüll behandelt werden. Dies hat gleichzeitig den Nachteil, daß das so abgefilterte Öl nicht mehr unmittelbar in den Arbeitskreislauf eingespeist werden kann.

Ferner sind auch Vorrichtungen zum Abscheiden von in Gasen oder Dämpfen dispergierten Teilchen mittels Schwerkraft, Trägheits- oder Zentrifugalkraft bekannt und z. B. in der DE-GM 74 22 567 bzw. DE-AS 19 06 045 beschrieben. Im bekannten Falle geht es darum, Flüssigkeiten aus feuchten Gasen unter Einwirkung von Drallströmungen abzuscheiden.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Filteranlage ohne unangemessenen konstruktiven Aufwand so weiterzubilden, daß die Reinigung des Mediums mit herkömmlichen Filtern auch im Bereich von wenigen nm der Teilchen erfolgen kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Man erkennt, daß die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn die mit feinsten Teilchen, zum Beispiel Öl- bzw. Emulsionströpfchen und Aerosolen, beladene Luft aus den Maschineneinhausungen über Abluftkanäle abgesaugt wird. Im mit Gefälle angelegtem Abluftkanal, zum Beispiel einem Rohr, oder in einer zentral angeordneten Vorbehandlungsstrecke bzw. -stufe des Filters sind eine oder mehrere Pralldüsen eingebracht, über die der Abluftstrom intensiv beaufschlagt und besprüht wird. Damit werden z. B. mehrere Effekte und Vorteile erzielt:

• - kontinuierliche Reinigung der Rohrinnenwände bzw. der Vorbehandlungsstufe
• - Verhinderung der Bildung (Ablagerung) von organischem Bestandteil, speziell bei Emulsionen, die zur Keimbildung führen;
• - Bindung und Auswaschen von der in der Abluft mitgeführten festen Teilchen;
• - teilweise Bindung kleinster Tröpfchen (Aerosole) und Vergrößerung der Flüssigkeitströpfchen.

Eine derart vorbehandelte Abluft kann sehr wirksam gereinigt werden, wobei hinzukommt, daß das hier ausgeschiedene Öl bzw. Emulsion oder Aerosole anderer Flüssigkeiten in den Kreislauf zurückgeführt und wieder eingesetzt werden können.

Zeckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Am Rohrkrümmer, T-Stück (stumpfe Richtungsänderung der Abluft) oder in der Vorbehandlungsstufe der zentralen Filtereinheit werden alle im Rohr mitgeführten großen Flüssigkeitströpfchen abgeschieden. Die Abluft ist nach dem Krümmer vollständig von den festen Teilchen gereinigt, die Konzentration von luftgetragenen Flüssigkeitströpfchen ist stark erhöht (mehr als 1000 mg/m³). Am Grob- und Feinfilter wird die Konzentration auf etwa 3 mg/m³ abgebaut. Die Nachfilterung, z. B. mit einem Kapillar- oder Laminarfilter, führt dazu, daß die Konzentration an Flüssigkeitströpfchen auf weniger als 1 mg/m³ gesenkt wird.

Man erkennt, daß die abgeschiedene Flüssigkeit den Bearbeitungsprozeß wieder zugeführt werden kann. Zusätzliche Entsorgungsprobleme treten daher nicht auf. Die Abluft wird durch die Rohspülung noch vor dem Hauptfilter staubfrei gemacht. Die Abstufung der Filter ermöglicht hohe Standzeiten der letzten Filterstufe bis zur Reinigung. Dabei läßt die Güte der Abluft nach der letzten Filterstufe eine Energierückgewinnung zu, ohne daß die Zuluft belastet wird.

Der Grobfilter besteht aus einem Grundkörper mit mindestens einem Prallkörper, der als Prallplatte ausgebildet und austauschbar ist. Durch den veränderbaren und einstellbaren Krümmungsradius an den Umlenkstellen kann bestimmt werden, welche Teilchen durch den jeweiligen Prallkörper ausgeschieden werden sollen. Die Prallkörper können aus Blech oder Lochblech bestehen und unterschiedliche bzw. beliebige Geometrien haben. Gut bewährt haben sich Prallplatten aus Kunststoff, die glatt oder rauh bzw. perforiert sein können. Diese Bauweise ermöglicht auf einfache Weise die Herstellung einer Vielzahl von Prallfiltern mit unterschiedlichen Abmessungen sowie Filtereigenschaften bezüglich der Größe der Öl-Teilchen. Dies bringt mehrere Vorteile mit sich:

• - Der Prallfilter kann bei allen Abscheidevarianten eingesetzt werden;
• - extreme Schräganströmung der Abluft ist möglich, wobei der Abscheidegrad noch verbessert werden kann,
• - praktisch unbegrenzte Variantenvielfalt bei einfachsten Herstellungstechnologien,
• - einfache Regeneration der Prallfilter durch Austauschen der Prallplatten.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Maschinenanlage mit einer Filteranlage und

Fig. 2 bis 6 verschiedene Ausführungen von Prallfiltern.

In Fig. 1 ist eine Maschineneinhausung 1 dargestellt, von der aus Öl- und Emulsionströpfchen aufweisende Luft über die Abluftleitung weitergeleitet wird. In der Abluftleitung 2 ist mindestens eine Pralldüse 14 angeordnet, durch die entgegen der Strömungsrichtung Tröpfchenteilchen in die Abluft eingespeist werden. Die so beaufschlagte Abluft wird hierdurch aufgearbeitet, indem die Öltröpfchen sich mit den in der Luft befindlichen kleinen und kleinsten Teilchen binden und somit deutlich größere Teilchen bzw. Tröpfchen bilden. Im nachgeschalteten Rohrkrümmer 21 werden die größten Tröpfchen aufgrund der hohen durch Umlenkung entstehenden Fliehkräfte abgeschieden. Die Abluft ist nach dem Krümmer 21 vollständig von den festen Teilchen gereinigt. Die Konzentration der von Luft getragenen Flüssigkeitströpfchen ist jedoch stark erhöht. Am Grobfilter 3, hier als Prallfilter (vgl. auch Fig. 2 bis 6) ausgebildet, und einem Feinfilter 4 wird die Konzentration der Ölteilchen weiter reduziert und erreicht etwa 3 mg/m³. Mit einem Nachfilter 5, hier als Kapillarfilter ausgebildet, kann die Konzentration der Flüssigkeitströpfchen auf weniger als 1 mg/m³ gesenkt werden. Die so gereinigte Maschinenabluft kann zur Wärmeübertragung an die Außenluft 7 durch eine Wärmerückgewinnung 6 genutzt werden. Die in der Filteranlage 12 abgeschiedene Flüssigkeit kann dem Bearbeitungsprozeß wieder zurückgeführt werden, so daß keine zusätzlichen Entsorgungsprobleme auftreten. Die Abluft wird durch die Rohrspülung noch vor dem Hauptfilter staubfrei gemacht, bevor sie die Filtereinrichtung 12 passiert und ins Freie gelangt.

In den Fig. 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungen von Prallfiltern dargestellt. Diese bestehen aus einem Grundkörper 30, in dem Prallwände bildende Prallkörper 36 austauschbar angeordnet sind. Die Prallkörper 36 sind in Form von Platten, Sieben oder Lochblecheinsätzen ausgebildet und bestehen aus elastisch verformbarem Werkstoff, zum Beispiel Stahl oder Kunststoff. Im Prallfilter werden die Öl- und Emulsionströpfchen ausgeschieden. Abhängig davon, welchen Krümmungsradius die Umlenkstellen haben, können gezielt Tröpfchen mit einer bestimmten Größe ausgeschieden werden. Sind mehrere Prallfilter in Serie geschaltet, wobei jeweils der nachfolgende Prallfilter einen Prallkörper mit geringerem Krümmungsradius aufweist, dann kann auf einfache Weise der größte Teil der Öltröpfchen aus der Abluft beseitigt werden. Werden die Prallkörper 36 auf andere Weise verunreinigt, so daß sie keine optimale Abscheidung der Öltröpfchen mehr gewährleisten, dann können sie problemlos ausgewechselt und durch andere ersetzt werden.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen, daß die Prallfilter aus Teilen 32 und 34 bestehen können, die abwechselnd ineinander greifen und die Prallplatten 36 aufnehmen können. Der gesamte Prallfilter kann daher baukastenartig zusammengebaut werden und je nach Ausbildung der einzelnen Gehäuseteile kann der Einfallwinkel der Abluft verändert und optimiert werden.

Claims (10)

1. Filteranlage (10) mit einer Abluftleitung (2) für mit Partikeln, zum Beispiel Emulsion und/oder Öl, verunreinigte Abluft, einer Filtereinrichtung (12) mit mindestens einem Grobfilter (3) sowie einer Fortluftleitung (6), dadurch gekennzeichnet, daß in der Abluftleitung (2) oder Vorbehandlungsstufe (2a) mindestens eine die Partikel bindende und Flüssigkeit verteilende Pralldüse (14) angeordnet ist.

2. Filteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pralldüse (14) an einen Ölspender angeschlossen ist.

3. Filteranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen der die Pralldüse (14) verlassenden Ölteilchen bzw. -tröpfchen quer zu oder entgegen den Strömungslinien (16) der Abluft verlaufen.

4. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pralldüse (14) und der Filtereinrichtung (12) mindestens ein Abluftumlenkkörper (21), zum Beispiel Rohrkrümmer oder T-Stück, zur stumpfen Richtungsänderung der Abluft und Abscheidung großer Flüssigkeitströpfchen angeordnet ist.

5. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Prallfilter ausgebildeten Grobfilter (3) mindestens ein weiterer Prallfilter (4), jedoch insbesondere ein Feinfilter, zum Beispiel Kapillarfilter (5), nachgeschaltet ist.

6. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallfilter (3) aus einem Grundkörper (30) besteht, in den Prallwände bildende Prallkörper (36) einbringbar sind.

7. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallkörper (36) in Form von Platten, Sieben oder Lochblecheinsätzen ausgebildet sind.

8. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallkörper (36) aus elastisch verformbarem Werkstoff, zum Beispiel Stahl oder Kunststoff, ausgebildet sind.

9. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallkörper (36) innerhalb des Grundkörpers mittels Positionierkörper festhaltbar und einstellbar sind.

10. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der in ihrem Betriebszustand bogenförmigen Prallkörper (36) durch die Positionierkörper einstellbar ist.