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Umlauffilter zum Reinigen von Luft und Gasen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf solche Filter zur Luft- und Gasreinigung mit drehbarem Umlauf band,
bei denen sich das aus Filterelementen beliebiger Art zusammengesetzte Umlaufband
im Gegensatz zu den sonst üblichen Bauarten ähnlich einem Paternosteraufzug bewegt.
Die einzelnen, drehbar aufgehängten Filterelemente (Filterkörbe) behalten bei dieser
Bewegungsart auf ihrem ganzen Weg etwa die gleiche Stellung gegenüber dem Gas- oder
Luftstrom bei. Dadurch wird erreicht, daß die in Richtung des Gas-oder Luftstromes
vorn liegende Seite der zuerst durchströmten Reihe von Filterelementen auch auf
der dahinterliegenden Reihe nach vorn in Richtung des Gas- oder Luftstromes kommt.
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Die Drehung des Umlaufbandes kann bei der Paternosterbauart im Gegensatz
zu den meisten anderen bekannten Umlauffilterkonstruktionen derart erfolgen, daß
es auf der Staubluftseite aus dem Ölbade steigt, da die bestaubte Vorderseite der
Filterelemente bei der Drehung des Bandes nicht nach der Reinluftseite, sondern
in das Innere des Filters wandert. Bei den bekannten Filtern nach dem Gelenkbandprinzip
muß dagegen das Band auf der Reinluftseite aus dem Ölbade gezogen werden, um zu
verhüten, daß der an der Vorderseite der Filterschicht haftende Staub nach der Reinluftseite
gelangt und von der durchtretenden Luft wieder mitgenommen wird. Bei dieser Bewegungsart
kommen dann die frischbenetzten Filterteile sofort in den Luft- oder Gasstrom, so
daß die Gefahr des blmitreißens entsteht, was ebenfalls schwerwiegende Nachteile
zur Folge hat.
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Neben der Paternosterbauart ist noch ein Filter bekanntgeworden,
das die geschilderten Nachteile auf andere Weise zu vermeiden sucht. Es handelt
sich hierbei um ein Filter mit feststehenden Filterelementen, die durch schräge,
bewegliche Klappen voneinander getrennt sind. Bei der Drehung des Bandes nach der
Reinluftseite legen sich die Klappen durch Gewichts- oder Federdruck zwangsläufig
um, und die Luft wird gezwungen, auf der Reinluftseite in anderer Richtung durch
die Filterelemente zu strömen als auf der Staubluftseite. Infolge dieser Konstruktion
kann dieses Filter zwar ebenfalls auf der Staubluftseite aus dem Ölbade gezogen
werden, ohne daß die Gefahr des öl oder Staubabreißens eintritt; aber dieser Vorteil
wird durch schwerwiegende Nachteile konstruktiver und fabrikationstechnischer Art
erkauft.
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Die Klappen und die zugehörigen Gewichte oder Federn sind zusätzliche
Konstruktionsteile, die das Gewicht des Filters vergrößern und die Herstellungskosten
erhöhen; da die Klappen leicht beweglich sein müssen, bereitet es Schwierigkeiten
und erheblichen Kostenaufwand für Dichtungsmaterial, um sie zuverlässig gegen den
Durchgang ungereinigter Luft abzudichten; die Betriebssicherheit wird durch derartige
bewegliche Klappen, die leicht zum Ecken neigen und dadurch hängenbleiben können,
verringert. Aus diesen
Gründen ist diese Bauart der bekanntgewordenen
Paternosterkonstruktion, die trotz einiger grundsätzlicher Mängel wesentlich einfacher
und zweckmäßiger durchgebildet ist, weit unterlegen. Die Mängel dieser Konstruktion
sind folgende: Sobald ein Filterelement bei der bisher bekanutgewordenen Ausführung
des Paternosterfilters von der geradlinigen zur kreisförmigen oder von der kreisförmigen
zur geradlinigen Bewegung übertritt, nähern sich die geradlinig bewegten Filterelemente
den kreisförmig bewegten zwangsläufig. Damit diese gegenläufige Bewegung der Filterelemente
ohne Hemmungen vor sich gehen kann, wurden bisher die einzelnen Elemente durch einen
Zwischenraum, dessen Größe und Form von der gegenseitigen Relativbewegung abhängig
ist, voneinander getrennt. Dieser Zwischenraum muß, um den Durchgang ungereinigter
Luft zu verhindern, abgedichtet werden, und zwar durch ein Material, das infolge
seiner Nachgiebigkeit die freie Bewegung der Filterelemente nicht hemmt und dabei
genügend dicht ist, um eine einwandfreie Abdichtung zu gewährleisten. Bei der bekanntgewordenen
Konstruktion sind hierfür Bürsten vorgeschlagen worden. Es ist einleuchtend, daß
diese Maßnahmen, zu denen die gegenläufige Bewegung der Filterelemente an den Umkehrstellen
zwingt, einen Übelstand bedeuten und Nachteile mit sich bringen. Durch den zwischen
den einzelnen Filterelementen erforderlichen Spielraum wird die wirksame Filterfläche
verkleinert, was eine unerwünschte Erhöhung des Filterwiderstandes mit sich bringt
oder den Einbau einer größeren Filterfläche erforderlich macht. Höhere Betriebs-und
Anschaffungskosten sind die Folge. Das Filtermaterial muß in einen starren Rahmen
(Korb) eingelegt werden, damit das Abdichtungsmaterial befestigt und eine einwandfreie
Abdichtung erzielt werden kann. Die Beschaffung und der Einbau des Abdichtungsmaterials
verursachen Unkosten. Aus diesen Gründen stellen alle diese Maßnahmen nur eine behelfsmäßige
Lösung zur Überwindung der an den Übergangsstellen von der geradlinigen zur kreisförmigen
und der umgekehrten Bewegung auftretenden kinematischen und konstruktiven Schwierigkeiten
dar.
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Die vorliegende Erfindung zeigt nun eine sinureiche Lösung des Problems,
Filter nach der Paternosterbauart ohne jedes Abdichtungsmaterial sowie ohne jeden
Spielraum zwischen den einzelnen Filterelementen herzustellen und dadurch die Konstruktion
wesentlich zu vereinfachen und die Herstellungskosten entsprechend zu verringern.
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Abb. I zeigt einen Längsschnitt durch das neue Filter, Abb. 2 die
oberen, Abb. 3 die unteren Übergangsstellen des Umlaufbandes, Abb. 4 einen Schnitt
nach Linie A-B der Abb. 3 und die Abb. 5 und 6 die kinematische Darstellung des
Bewegungsvorganges an der vorderen oberen und hinteren unteren Umkehrstelle.
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Das in Abb. I dargestellte Filter ist schematisch gezeichnet. Die
mit L bezeichneten Pfeile geben die Richtung des Gas- oder Luftstromes und die mit
D bezeichneten die Drehrichtung des Umlaufbandes an. An den beiden endlosen Ketten
I sind die aus beliebigem Material bestehenden Filterelemente 2, die das Umlaufband
bilden, drehbar aufgehängt. Die Elemente besitzen zu diesem Zweck Stangen 3, die
in die Löcher 4 der Bleche eingreifen. Die Ketten I laufen oben und unten über Kettenräder
5 und 6. Unterhalb des Filters befindet sich der Ölbehälter 7; oben ist das Filter
durch die Haube 8 abgedeckt. Die Drehung des Umlaufbandes erfolgt mittels der Kurbelg,
kann aber auch durch einen Elektromotor oder eine andere Antriebsart vorgenommen
werden. An den beiden Stirnseiten ist das Filter durch die Wände I O abgeschlossen.
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Die Ausbildung des neuen Filters entspricht also grundsätzlich der
bereits bekanntgewordenen Paternosterbauart. Wie aus der Abb. I zu erkennen ist,
ist jedoch zwischen den einzelnen Filter elementen kein Zwischenraum vorhanden,
sondern diese überdecken sich sogar dachziegelartig. Dies wäre nach den obigen Ausführungen
infolge der gegenläufigen Bewegung der Filterelemente an den Umkehrstellen nicht
möglich, wenn nicht erfindungsgemäß durch eine besondere Maßnahme diese gegenläufige
Bewegung der Elemente ausgeschaltet würde. Dies geschieht dadurch, daß der Teilkreishalbmesser
r der Kettenräder 5 und 6 kleiner ausgeführt ist als der Abstand e der Aufhängepunkte
der Filterelemente von der Mittellinie I I der Kettenräder. Hierdurch wird folgendes
erreicht: Bei der Drehung der Ketten I legt jedes Filterelement im Bereich der geradlinigen
Strecken in der Zeiteinheit genau den gleichen Weg zurück, der bei einer bestimmten
Drehgeschwindigkeit abhängig ist von der Größe der Teilkreishnibmesser r der Kettenräder
5 und 6. Irgendeine Bewegung der Filterelemente gegeneinander findet also auf den
geradlinigen Strecken nicht statt. Dies ändert sich, wenn die geradlinige Bewegung
in die kreisförmige übergeht. Die Geschwindigkeit, mit der das kreisförmig bewegte
Filterelement weiterwandert, ist nicht mehr abhängig von dem Teilkreishalbmesser
r der Kettenräder, sondern von dem Abstand e der Aufhängepunkte der Filterelemente
vom Drehmittelpunkt 12. Da dieser Abstand größer als der
Teilkreishalbmesser
ist, bedeutet das, daß ein Filterelement, das an einem Übergangspunkt angelangt
ist, von da ab schneller weiterläuft als das unmittelbar nachfolgende, das sich
noch geradlinig weiterbewegt. Die Folge hiervon ist, daß das kreisförmig bewegte
Filterelement sich dem darunter befindlichen nicht mehr nähert, sondern, bei richtiger
Wahl des Verhältnisses vom Teilkreishalbmesser r zu Abstand e, sich von ihm entfernt,
und zwar um so schneller, je kleiner dieses Verhältnis ist.
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Die Erfindung führt nun zu einer sehr einfachen Konstruktion eines
Filters nach der Paternosterbauart. Die Filter elemente 2 können stumpf aufeinanderstoßen
oder sich sogar dachziegelartig überdecken ; sie laufen trotzdem, wie es in den
Abb. 2, 3, 5 und 6 graphisch gezeigt wird, ohne jede Hemmung über die oberen und
unteren Umkehrstellen und dichten die Filterwand ohne Zuhilfenahme irgendwelchen
Dichtungsmaterials gegen den Durchgang ungereinigter Luft ab. Es ist also im Gegensatz
zu der bisher bekanntgewordenen Ausbildung kein Zwischenraum zwischen den Elementen
vorhanden, durch den die Luft oder das Gas ungereinigt strömen kann, und es ist
kein Abdichtungsmaterial erforderlich.
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Sowohl auf der Lufteintritts-als auch auf der Luftaustrittsseite
überdedtt, in Richtung des Luftstromes gesehen, das übergeordnete Element das darunter
befindliche. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Druck der durchströmenden
Luft die beweglich aufgehängten Filter elemente auf der vorderen und hinteren Bandseite
aneinanderdrückt. Ein durch die neue Konstruktion bedingter Zwang zu dieser Anordnung
besteht jedoch nicht, sondern die Überdeckung kann auch in umgekehrter Weise (so,
daß das untere Element das obere überdeckt) vorgesehen oder auf der vorderen Bandseite
anders als auf der hinteren ausgebildet werden. Durch eine einfache kurze Führungsschiene
an den Umkehrstellen 0. dgl. läßt sich die gewünschte Stellung der Filterelemente
gegeneinander ohne Schwierigkeiten erreichen. Anstatt daß die Filterelemente sich
überdecken, können sie auch nutenartig ineinandergreifen oder sich in irgendeiner
anderen Weise gegeneinanderlegen.
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Zur Klarstellung der Bewegungsverhältnisse ist in Abb. 2 die Kurve
13 gezeichnet, welche die Relativbewegung zweier aufeinanderfolgender Filterelemente
an dem vorderen oberen Übergangspunkt als Unterschied der in der Zeiteinheit zurückgelegten
senkrechten Wege zeigt. Das Filterelement 14 befindet sich nach Abb. 2 gerade an
dem Punkt 16 des Überganges von der geradlinigen zur kreisförmigen Bewegung, während
das darunter befindliche Eleinent 15 noch eine längere Strecke geradlinig weiterläuft.
In einer bestimmten Zeit ist das Element 14 vom PunktI6 zum Punkt 17 und das Element
15 vom Punkt 18 zum Punkt 19 vorgerückt. Der Unterschied der in senkrechter Richtung
zurückgelegten Wege dieser Elemente ist durch den Abstand des Punktes 20 der Kurve
I3 von der Waagerechten bestimmt. Sinngemäß erhält man die übrigen Kurvenpunkte,
und man sieht, daß das Element 14 sich nach und nach zwangsläufig aus seiner Überdeckung
heraushebt, über die oberste Kante des Elements 15 hinweggleitet, da diese unterhalb
des Scheitelpunktes der Kurve I3 liegt, und sich auf diese Weise von ihm löst.
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Die Abb. 5 zeigt die Entstehung der Kurve I3 und die kinematischen
B ewegungsverhälmisse am Übergangspunkt I6 nochmals in rein schematischer Darstellung,
wobei die einzelnen Filterelemente der Ein£achheit halber so dargestellt sind, daß
sie ohne Spiel aufeinanderstoßen. Der Aufhängepunkt 16 des Elements I4 beschreibt
in einer bestimmten Zeit einen Kreisbogen von Punkt I6 bis 176. Wird dieser Kreisbogen
in beispielsweise sechs gleiche Teile geteilt, die sechs gleichen Zeitabschnitten
entsprechen, so erhält man auf ihm die Punkte 171 bis 176 und die zugehörigen, in
diesen Zeitabschnitten zurückgelegten senkrechten Wege des Elements 14 als Strecken
aj, a2 usw. Verbindet man nun die Punkte 171 bis I76 mit dem Mittelpunkt 12 des
Kettenrades, so schneiden diese Linien die Kettenbahn in den Punkten 181 bis 186.
Die Kreisbogen b1, b2 usw. stellen dann die Wege dar, die das Element 15 in der
gleichen Zeit in senkrechter Richtung zurückgelegt hat, in der das Element 14 um
die Wege, a2 usw. ebenfalls in senkrechter Richtung weitergewandert ist. Die jeweiligen
Unterschiede zwischen den Wegen und b; also die Streckendj, d2 usw., ergeben auf
der durch Punkt 18 gezogenen Waagerechten, in den entsprechenden Punkten senkrecht
nach oben aufgetragen, die Kurve 13 als Relativbewegung der beiden Filtereiemente
14 und 15 während einer Viertelumdrehung des Kettenrades. Die Kurve 13 besagt, daß
das Element 14 beim Übergang von der geradlinigen zur kreisförmigen Bewegung sich
zunächst verhältnismäßig schnell von dem Element 1 5 entfernt, um sich ihm später
wieder langsam zu nähern. Die Kurve I3 gibt somit ein anschauliches Bild von dem
Bewegungsvorgang an dieser Stelle.
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An dem hinteren oberen Übergangspunkt 21 legt sich das Element 22
einfach hinter das Element 23 (Abb. 2). An dem hinteren unteren Übergangspunkt 24
(Abb. 3 und 6) muß sich das Element 25, das hinter dem Element 26 liegt, wieder
von diesem lösen. Da auch
das Element 25 infolge seiner besonderen
Aufhängung schneller weiterwandert als Element 26, erfolgt die Ablösung in gleicher
Weise wie bei den Elementen 14 und 15. Die Kurve der Relativbewegung der Elemente
25 und 26 ist mit 27 bezeichnet. Sie entsteht sinngemäß in derselben Weise wie Kurve
I3.
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In Abb.-6 sind die für die Konstruktion der Kurve 27 erforderlichen
Teilpunkte auf dem vom Punkt 24 des Elements 25 zurückgelegten Kreisbogenstück mit
241 bis 248 bezeichnet, während die entsprechenden Punkte der Kettenbahn die Bezugszeichen351
bis 356 erhalten haben. Punkt 36 ist der Mittelpunkt des unteren Kettenrades.
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An dem Übergangspunkt 28 (Abb. 3) legt sich das Element 29 hinter
das Element 30.
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In der Abb. 2 ist noch die Kurve 31 strichpunktiert gezeichnet, welche
die Relativbewegung der Filterelemente I4 und 15 für den Fall veranschaulicht, daß
die Aufhängung derselben in der bisherigen Weise erfolgt.
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Die Kurve 31 muß nach unten verlaufen, da das Element 15 in einer
bestimmten Zeit einen größeren Weg in senkrechter Richtung zurücklegt als das Element
14 (senkrechter Weg des Elements 15 gleich dem Bogenstück, senkrechter Weg des Elements
14 gleich - dem Sinus des zugehörigen Zentriwinkels). Man erkennt deutlich die gegenläufige
Bewegung der Filterelemente und den Zwang, zwischen denselben einen Spielraum zu
lassen, damit das Band überhaupt gedreht werden kann.
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Das Filter wird seitlich durch Bleche 32 abgedeckt. Die Abdichtung
gegen den Durch gang ungereinigter Luft an diesen Stellen erfolgt, wie es im Gegensatz
zu Abb. I in den Abb. 2 bis 4 dargestellt ist, dadurch, daß die eine Reihe der Kettenglieder
34 (oder beide Reihen) auf ihrer ganzen Länge so breit ausgeführt wird, daß zwischen
ihnen und den Abdeckblechen 32 nur geringes Spiel vor. handen ist. Dadurch entsteht
in einfacher Weise eine wirksame Labyrinthdichtung 33, ohne daß die einzelnen Filterelemente
zu diesem Zweck ein abschließendes Stirnblech,wie es in den bekanntgewordenen Ausführungen
vorgesehen ist, erhalten müssen. Diese Ausführung der seitlichen Abdichtung gehört
jedoch nicht zum Gegenstand der Erfindung.
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Es ist einleuchtend, daß das Filter nach der Erfindung eine wesentliche
Verbesserung der bekanntgewordenen Paternosterkonstruktion bringt. Der ganze Aufbau
des Filters wird bedeutend einfachef, die unwirksame Filterfläche wird verkleinert,
Dichtungsmaterial wird nicht mehr gebraucht, und die Herstellungskosten werden beträchtlich
verringert.