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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Wirbelschichtgranulatoren,
Beschichtungsmaschinen und Trockner. Insbesondere bezieht sich die
vorliegende Erfindung auf eine Filterapparatur, die ein bewegliches
Filterbündel
beinhaltet, das selektiv angehoben und abgesenkt werden kann, um eine
Wartung von einer oder mehr Filtereinheiten an dem beweglichen Filterbündel zu
ermöglichen.
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2. Die relevante Technologie
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Granulierung
ist eine kritische Stufe in vielen Industriezweigen, wie z.B. der
Verarbeitung von Mineralien, der landwirtschaftlichen Produkte,
der Detergentien, der Pharmazeutika, der Nahrungsmittel und der
Spezialchemikalien. Es ist ein Prozess der Größenerweiterung, in dem Zufuhrpartikel
feiner Pulver unter Bildung von Agglomeraten oder Granulaten miteinander
verbunden werden, ein Prozess, der beispielsweise die Bildung von
Tabletten ermöglicht. Eine
Art von Granulierung, nämlich
die Nassgranulierung, ist ein Prozess, in dem die Partikel durch
eine Flüssigkeit
(die auch als ein Bindemittel bezeichnet wird) miteinander verbunden
werden, die Flüssigkeitsbrücken zwischen
den Partikeln bildet, um diese zusammenzuhalten. Die bindende Flüssigkeit
ist üblicherweise
ein Lösungsmittel,
wie Wasser oder Ethanol, oder eine Lösung eines polymeren Bindemittels in
einem Lösungsmittel.
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Ein
Wirbelschichtgranulator ist ein hohes zylindrisches oder rechtwinkliges
Gefäß, das eine Schutzschicht
aus Partikeln enthält.
Luft wird durch einen Verteiler an die Basis gedrückt, was
das Pulver aufwirbelt und bewegt. Eine Bindungsflüssigkeit
wird durch Einsprühen
von oberhalb, unterhalb oder innerhalb der Pulverschicht zugesetzt.
Diese Bindemitteltropfen kollidieren mit den Pulverpartikeln und
bilden Flüssigkeitsbrücken, die
diese durch Kapillarsaugkraft zusammenhalten. Durch Erwärmen der aufwirbelnden
Luft kann das Produkt granuliert und gleichzeitig getrocknet werden,
was in der Spezialchemikalienindustrie und der pharmazeutischen
Industrie in besonderem Maße
nützlich
ist.
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Als
ein Ergebnis der Prozesse erzeugen Wirbelschichtgranulatoren, Beschichtungsmaschinen und
Trockner eine große
Menge an Staub, der die darin verwendete Prozessluft füllt. Um
das Freisetzen dieses Staubs an die Umgebung zu verhindern, erfordern
diese Vorrichtungen daher die Verwendung von Filtersystemen.
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Ein
derartiges Filtersystem ist ein Sackfiltersystem, wie es in der
US-PS Nr. 5,446,974 von
Gubler veranschaulicht ist. Die Gubler-Patentschrift offenbart eine
Filteranordnung mit einer zylindrischen Fließbettkammer, wobei die Prozessluft
an einem Ende eintritt, durch einen oder mehr Sackfilter filtriert wird
und das gegenüberliegende
Ende verlässt.
Die Sackfilter sind während
des Betriebs starr an einer Halterungsplatte im Inneren des Filterraums
angebracht und werden zur Wartung gelöst und von der Filteranordnung
entfernt.
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Die
einzelnen in der Gubler-Patentschrift offenbarten Sackfilter umfassen
flexible Filtersäcke, die über darunter
liegende starre Rahmen eingepasst und darauf festgeklemmt werden.
Während des
Betriebs formen sich die Filtersäcke
um und durch Seitenstangen des starren Rahmens in der Form eines
Akkordeons. Periodisches Reinigen der Filtersäcke wird erzielt, indem dem
Sackfilter ein periodischer Puls umgekehrt gerichteter Luft eingeführt wird,
was den Filtersack von dem starren Rahmen nach außen drückt und
partikelförmiges
Material, das sich auf dem Filtersack angesammelt hat, entfernt. Obwohl
dies bemerkenswert effektiv ist, muss der Filtersack letztendlich
entfernt und gereinigt oder ersetzt werden.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
39 41 321 A1 ist auf eine Filteranordnung zum Entstauben von
Gasen gerichtet, insbesondere Prozessluft in Wirbelschichtvorrichtungen,
wobei die Filteranordnung einen Filterbehälter, wobei eine Zwischenplatte eine
Prozesskammer und die Reingaskammer mit einem Gasauslass trennt,
mindestens zwei Filterkartuschen, die an den Zwischenplatten fixiert
sind, wobei jede Filterkartusche ein Filterrohr aufweist und beim Betrieb
die Prozesskammer und die Reingaskammer verbindet und mindestens
ein Blasrohr aufweist, das dazu in der Lage ist, Gas in eine Filterkartusche
zu blasen, um das Filterrohr pneumatisch zu entstauben, wobei das
Blasrohr in einem Deckel endet, der in entgegen gesetzte Richtungen
zwischen einer ersten Position, die es zulässt, dass Gas aus der Prozesskammer
in die Reingaskammer strömt,
und einer zweiten Position, in der es mit einer Filterkartusche verbunden
ist, beweglich ist.
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Natürlich gibt
es eine Vielzahl von anderen Filteranordnungen, Filtern und Sackfiltern,
die ebenfalls effektiv zum Filtern von Prozessluft verwendet werden
können.
Bei jedem dieser Filtersysteme kann der Schwierigkeitsgrad beim
Reinigen oder Ersetzen eines Filters in einem Wirbelschichtsystem
die Kosten erhöhen
und die Betriebszeit des Filtersystems und seines entsprechenden
Wirbelschichtsystems einschränken.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Filterapparatur
zur Verwendung mit einem Wirbelschichtprozessor. Die Filterapparatur
beinhaltet im Allgemeinen eine Wirbelschichtkammer, einen Transportmechanismus
der Filterhalterung innerhalb der Wirbelschichtkammer und eine Filterhalterung
zur Aufnahme eines Filters. Der Transportmechanismus der Filterhalterung
weist einen oder mehrere Filter auf, die an entsprechenden Filterhalterungen
auf einer Trägerstruktur
angebracht sind. Der Transportmechanismus der Filterhalterung beinhaltet auch
eine Indexstange, die den Transportmechanismus der Filterhalterung
drehend befestigt, während er
sich in der Betriebsposition befindet.
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Gemäß der Erfindung
wird in einer ersten Position Luft durch die Filter im Prozessarbeitsschritt der
Filteranordnung filtriert und in einer zweiten Position können einzelne
Filter auf dem Transportmechanismus der Filterhalterung leicht inspiziert,
gewartet und/oder ersetzt werden.
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Gemäß der Erfindung
umfasst der Transportmechanismus der Filterhalterung weiterhin eine
Indexstange. Dementsprechend umfasst die Filterapparatur der vorliegenden
Erfindung auch mindestens eine Aufnahmevorrichtung für die Indexstange,
wie z.B. ein Rohr oder einen Ring, wobei die Aufnahmevorrichtung
für die
Indexstange an der Wirbelschichtkammer angebracht ist. Die Aufnahmevorrichtung
für die
Indexstange ist so konfiguriert, dass sie die Indexstange aufnimmt
und dadurch den Transportmechanismus drehend in einer gewünschten
Orientierung befestigt, während
er sich in der ersten Position befindet. Vorzugsweise gleicht die
Anzahl der Aufnahmevorrichtungen für die Indexstange der Anzahl
der Filtereinheiten, um eine gewünschte
Ausrichtung zwischen den Filtereinheiten und anderen Elementen der
Filterapparatur, beispielsweise Ausblasrohre, zu gewährleisten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Transportmechanismus der Filterhalterung
weiterhin mindestens eine Filtereinheit, um ein bewegliches Filterbündel zu
bilden. Eine bevorzugte Filtereinheit beinhaltet einen starren Rahmen, flexible
Filtermedien, die relativ zum Rahmen positioniert sind, so dass
sich die flexiblen Filtermedien zumindest teilweise durch Öffnungen
in dem Rahmen und in den starren Rahmen hinein erstrecken, wenn Prozessluft
durch die Filtereinheit strömt,
sowie einen Mechanismus, um einen Teil der flexiblen Filtermedien
an dem starren Filterrahmen zu befestigen. Diese Ausführungsform
der Erfindung kann auch einen Reinigungsmechanismus intermediär zur Auslassöffnung beinhalten,
um partikelförmiges
Material zu entfernen, das sich auf den flexiblen Filtermedien angesammelt
hat, indem bewirkt wird, dass sich die flexiblen Filtermedien vorübergehend
vom starren Rahmen nach außen
biegen, so dass sich die flexiblen Filtermedien im Wesentlichen
an der Außenseite der Öffnungen
erstrecken. Ein derartiger Reinigungsmechanismus ist ein Ausblasrohr.
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Ein
Verfahren zur Wartung eines Filters in einem Wirbelschichtsystem
gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst das Bereitstellen einer Wirbelschichtkammer in einer Filterapparatur,
wobei die Wirbelschichtkammer ein bewegliches Filterbündel in einer
Position innerhalb der Wirbelschichtkammer aufweist und wobei das
bewegliche Filterbündel
mindestens einen daran angebrachten Filter aufweist. Gegebenenfalls
wird ein Teil der Wirbelschichtkammer nach außen weg vom Wirbelschichtsystem
gedreht und ein Produktbehälter
wird entfernt, wodurch ein offener Raum zur Filterwartung erzeugt
wird. Das bewegliche Filterbündel
wird dann in eine zweite Position innerhalb der Wirbelschichtkammer
bewegt. In dieser zweiten Position wird der Filter inspiziert, gewartet
und/oder ersetzt.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt dieser Ausführungsform
der Erfindung umfasst die erste Position eine erhöhte Position
innerhalb der Wirbelschichtkammer, in der die Filterapparatur zum
Filtern von Prozessluft betriebsbereit sein kann, und die zweite Position
umfasst eine erniedrigte Position innerhalb der Wirbelschichtkammer,
in der mindestens ein Filter zur Wartung leicht zugänglich sein
kann.
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Warten
des Filters kann das Instandsetzen einer wiederverwendbaren Sackfiltereinheit
durch Entfernen der Filtereinheit vom beweglichen Filterbündel, Entfernen
der Sackfiltermedien von einem im Wesentlichen starren Rahmen, Anbringen
eines anderen Sackfiltermediums an den im Wesentlichen starren Rahmen,
dadurch Instandsetzen des Filters und Anbringen des instandgesetzten
Filters an das bewegliche Filterbündel umfassen. Alternativ dazu kann
das Verfahren einfach ein Wechseln der Filter durch Entfernen eines
Filters von dem beweglichen Filterbündel und das Anbringen eines
anderen Filters an das bewegliche Filterbündel umfassen. Noch eine andere
Ausführungsform
beinhaltet das Ersetzen der Sackfiltermedien auf einem zugrunde
liegenden starren Rahmen, der an den Transportmechanismus der Filterhalterung
angebracht bleibt.
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Dementsprechend
ist die vorliegende Erfindung auf eine Filterapparatur zum Filtrieren
von durch einen Wirbelschichtgranulator, eine Beschichtungsmaschine
oder einen Trockner gebildeter Prozessluft gerichtet, wobei die
Filterapparatur eine Wirbelschichtkammer, einen Transportmechanismus
der Filterhalterung, der mindestens einen Filter beinhaltet und
eine erste Position aufweist, in der eine Filterhalterung sich in
Position zum Filtrieren von Prozessluft in der Wirbelschichtkammer
befindet, wobei die erste Position einer aus einer Position nahe
zum Transportmechanismus der Filterhalterung oder einer Position
entfernt vom Transportmechanismus der Filterhalterung ist, und eine
zweite Position aufweist, in der die Filterhalterung, in der sich
die Filterhalterung in einer frei drehbaren Position zur Filterwartung befindet,
wobei die zweite Position die andere aus den Positionen entfernt
von dem Transportmechanismus der Filterhalterung oder nahe zum Transportmechanismus
der Filterhalterung ist; eine Indexstange zum Ausrichten der Filterhalterung
mit dem Transportmechanismus der Filterhalterung; und eine Aufnahmevorrichtung
für die
Indexstange, die an der Wirbelschichtkammer angebracht ist, zur
Aufnahme der Indexstange, wodurch der Transportmechanismus der Filterhalterung
in eine gewünschte
Rotationsposition gebracht wird, während er sich in der ersten
Position befindet.
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Die
vorliegende Erfindung ist des Weiteren auf ein Verfahren zur Wartung
von Filtern in einer Filterapparatur gerichtet, wobei das Verfahren
das Bereitstellen einer Wirbelschichtkammer in einer Filterapparatur,
wobei die Wirbelschichtkammer ein bewegliches Filterbündel in
einer Position in der Wirbelschichtkammer aufweist, wobei die erste
Position eine aus einer Position nahe am Transportmechanismus der
Filterhalterung oder einer Position entfernt vom Transportmechanismus
der Filterhalterung ist, wobei das bewegliche Filterbündel mindestens
einen daran angebrachten Filter aufweist und, wenn es sich in der
ersten Position befindet, durch eine Indexstange, die einer Aufnahmevorrichtung
für die
Indexstange angepasst ist, in einer Rotationsposition gehalten wird,
wobei die Indexstange die Filterhalterung mit dem Transportmechanismus
der Filterhalterung ausrichtet; das selektive Bewegen des beweglichen
Filterbündels
in eine zweite Position, wobei das bewegliche Filterbündel in
der zweiten Position zur Wartung des mindestens einen Filters frei
drehbar ist, wobei die zweite Position die andere der Positionen
entfernt vom Transportmechanismus der Filterhalterung oder nahe
zum Transportmechanismus der Filterhalterung ist; und die Wartung
des mindestens einen Filters, während
er sich in der zweiten Position befindet, umfasst.
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Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung und den beigefügten
Ansprüchen
vollständiger ersichtlich
oder können
durch die Durchführung
der Erfindung gelernt werden, wie sie im Folgenden dargelegt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Um
die Art und Weise vollständiger
zu verstehen, in der die voran stehend genannten und andere Vorteile
und Gegenstände
der Erfindung erhalten werden, wird eine speziellere Beschreibung
der Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen
davon, die in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind, angegeben. Mit dem Verständnis, dass
diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung
darstellen und daher nicht als deren Umfang einschränkend angesehen
werden sollen, wird die Erfindung mit zusätzlicher Spezifität und mit
zusätzlichen
Details durch die Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben
und erläutert
werden, in denen:
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1 eine
Filteranordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Ansicht einer Komponente einer Filteranordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
andere Ansicht einer Filteranordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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4 eine
Ansicht einer anderen Komponente einer Filteranordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
Ansicht noch einer anderen Komponente einer Filteranordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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6 noch
eine andere Ansicht einer Komponente einer Filteranordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist; und
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7 noch
eine andere Ansicht einer Komponente einer Filteranordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte Filteranordnungen
zur Verwendung mit Wirbelschichtsystemen. Die Anordnungen umfassen im
Allgemeinen einen Transportmechanismus der Filterhalterung, der
selektiv in erste und zweite Positionen, z.B. erhöhte und
erniedrigte Positionen in einer Wirbelschichtkammer bewegt werden
kann. In der ersten Position wird Luft durch an dem Transportmechanismus
der Filterhalterung angebrachte Filter im Produktbehälter der
Filteranordnung filtriert. In der zweiten Position können die
einzelnen Filter schnell inspiziert, gewartet und/oder ersetzt werden.
Auf diese Weise minimieren Filteranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung
die Stillstandszeit der Wirbelschichtsysteme, die zur Wartung der
Filteranordnungen erforderlich ist.
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Derartige
Filterbaugruppen gemäß der vorliegenden
Erfindung sind einfacher zu warten als herkömmliche Filterbaugruppen, weil
sie einfachere und schnellere Vorgehensweisen der Filterwartung
erfordern. Beispielsweise ist es häufig schwierig, in herkömmlichen
Filterbaugruppen an die Filter zu gelangen, und wesentliche Teile
des Wirbelschichtsystems müssen
häufig
zerlegt werden, um zur Wartung an die Filter zu gelangen, wohingegen
die Filterbaugruppe der vorliegenden Erfindung ein leicht zugängliches
Filterbündel
aufweist, wenn es sich in der zweiten Position befindet.
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Zusätzliche
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der
folgenden detaillierten Beschreibung leicht ersichtlich, in der
gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung in der Offenbarung gezeigt und beschrieben sind. Wie
man erkennen wird, ist die Erfindung zu anderen und verschiedenen
Ausführungsformen
imstande und einige Details davon sind zu Modifikationen unter verschiedenen
offensichtlichen Gesichtspunkten imstande, wobei alle nicht von
der Erfindung abweichen. Dementsprechend sollen die Zeichnungen
und die Beschreibung ihrer Natur nach als veranschaulichend und
nicht als einschränkend
angesehen werden.
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In
der folgenden Beschreibung sind eine Vielzahl spezifischer Details
aufgeführt,
um ein tiefes Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu liefern. Es wird für den Fachmann auf dem Gebiet
jedoch offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung ohne diese
speziellen Details ausgeführt
werden kann. Unter anderen Umständen
sind gut bekannte Gesichtspunkte von Wirbelschicht- und Filterprozessen
und der jeweiligen Gerätetechnik
nicht im speziellen Detail beschrieben, um ein unnötiges Verdecken
der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
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Es
versteht sich, dass die Zeichnungen, in denen gleiche Strukturen
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, diagrammartige und
schematische Darstellungen von Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind und nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind.
Zusätzlich dazu
sollen die Zeichnungen nur die Strukturen zeigen, die dazu notwendig
sind, Darstellungen der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Zusätzliche,
im Stand der Technik bekannte Strukturen sind nicht enthalten, um
die Klarheit der Zeichnungen zu erhalten.
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Es
wird nun auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleiche Strukturen
mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. 1 zeigt
eine Ausführungsform
eines Wirbelschichtsystems 10. Beispielsweise und nicht
einschränkend
kann das Wirbelschichtsystem 10 konzeptuell in ein oder
mehr Bereiche oder Kammern unterteilt sein. Die dargestellte Ausführungsform
zeigt fünf
derartige Bereiche: Entlüftungsraum 12,
Filtergehäusekammer 14,
Expansionskammer 16, Produktbehälter 18 und Einlassraum 20.
Hin und wieder wird es auch von Nutzen sein, sich auf die Wirbelschichtkammer 17 zu
beziehen, die sowohl die Filtergehäusekammer 14 als auch
die Expansionskammer 16 beinhaltet. Diese Bereiche werden
nachstehend weiter im Detail erörtert
werden, obwohl sich manche Bereiche stärker auf die vorliegende Erfindung
beziehen als andere und werden daher eingehender erörtert werden.
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Einlassraum 20 ist
der Ort, an dem Prozessluft in das Wirbelschichtsystem 10 eintritt
und nach oben in Richtung der Filtergehäusekammer 14 gerichtet
ist. Die Prozessluft wird dazu verwendet, partikelförmiges Material
in dem Wirbelschichtsystem in einem verwirbelten Zustand zu behalten.
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Produktbehälter 18 ist
eine konische Kammer, in der sich zumindest ein Teil der Wirbelschicht befindet,
während
das Wirbelschichtsystem 10 in Betrieb ist. Wenn das Wirbelschichtsystem 10 nicht
in Betrieb ist, setzen sich Produktkörnchen aus dem verwirbelten
Zustand ab und werden in dem Produktbehälter gesammelt. Gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist der Produktbehälter 18 an einem beweglichen
Wagen 21 angebracht, so dass er leicht vom Wirbelschichtsystem 10 abgetrennt
werden kann, was ein Entfernen der Produktkörnchen, die sich in dem Produktbehälter 18 angesammelt
haben, ermöglicht
und einen freien Raum zwischen dem Einlassraum 20 und der
Wirbelschichtkammer 17 freisetzt.
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Nach
dem Verlassen des Produktbehälters 18 wandert
Luft nach oben in Richtung der Expansionskammer 16 in die
Filtergehäusekammer 14 und tritt
durch den Abluftraum 12 aus. In einer Ausführungsform
wird durch ein Gebläse
(nicht dargestellt), das sich am oberen Ende der Wirbelschichtkammer 17 befindet,
ein Unterdruck in dem Wirbelschichtsystem 10 gebildet.
Ebenso befindet sich der Einlass für die Bindungslösung, die
in dem Granulierungsprozess verwendet wird, vorzugsweise innerhalb
der Expansionskammer 16.
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Wie
es stärker
im Detail in 2 dargestellt ist, befindet
sich der Transportmechanismus 22 der Filterhalterung in
der Filtergehäusekammer 14.
Die Filtergehäusekammer 14 ist
gegenüber
der darunter liegenden Expansionskammer 16 offen und weist nach
oben eine Öffnung
auf, wo der Transportmechanismus 22 der Filterhalterung
verschließend
angebracht ist.
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Der
Abluftraum 12, die Filtergehäusekammer 14, die
Ausdehnungskammer 16, der Produktbehälter 18 und der Einlassraum 20 können jeweils
aus einem beliebigen einer Vielzahl von Materialien ausgebildet
sein, die nicht leicht korrodieren und nicht in ungünstiger
Weise mit den Materialien reagieren, die beim Granulieren verwendet
werden. Als nicht-einschränkende
Beispiele sind Edelstahl und Kunststoff sowie Kombinationen von
Edelstahl, Kunststoff und anderen nicht-korrodierenden Materialien
häufig
geeignet. Zusätzlich
dazu wird ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die hierin
dargestellten Details in Bezug auf den Abluftraum 12, die
Filtergehäusekammer 14,
die Expansionskammer 16, den Produktbehälter 18 und den Einlassraum 20 nur
für eine bevorzugte
Ausführungsform
veranschaulichend sind und die Erfindung nicht einschränken.
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1 zeigt
den Transportmechanismus 22 der Filterhalterung (und das
bewegliche Filterbündel 23)
in der ersten Position 24. Wie hierin verwendet, beschreibt
der Begriff „Transportmechanismus
der Filterhalterung" eine
bewegliche Vorrichtung, von der ein Filter ein Teil sein kann oder
nicht. Wie hierin verwendet, wird der Begriff „bewegliches Filterbündel" auch dazu verwendet,
einen Transportmechanismus 22 einer Filterhalterung zu
bezeichnen, der ein oder mehr Filter enthält und der zwischen zwei oder
mehr Positionen bewegt werden kann.
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Dementsprechend
befindet sich die Oberseite des Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung in der ersten Position 24, wie es in 1 gezeigt
ist, an der Schnittstelle der Filtergehäusekammer 14 und des
Abluftraums 12, so dass der Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung im Wesentlichen in der Filtergehäusekammer 14 aufgenommen
ist.
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Eine
Trägerbaugruppe
wird dazu verwendet, den Transportmechanismus 22 der Filterhalterung entweder
in der ersten oder in der zweiten Position zu tragen. Wie es in 3 dargestellt
ist, kann die Trägerbaugruppe
ein Teil 28 umfassen, das mit dem Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung in Verbindung steht. Alternativ dazu kann die Trägerbaugruppe
als nichteinschränkendes
Beispiel einen Riemen, eine Kette, eine Stange oder eine andere
Struktur umfassen, die ein Bewegen des Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung zwischen der ersten und der zweiten Position ermöglicht.
Zusätzlich
dazu kann eine Vielzahl von Vorrichtungen für eine Verbindung mit der Trägerbaugruppe
verwendet werden, um eine Bewegung des Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung herbeizuführen,
was Rollen, Motoren, Kurbeln und dergleichen einschließt.
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Wie
es ebenfalls in 3 dargestellt ist, kann die
Expansionskammer 16 vom Wirbelschichtsystem 10 auf
einem Gelenkteil 34 nach außen geschwenkt werden, was
einen offenen Raum zurücklässt. Zusätzlich dazu
sitzt der Produktbehälter 18 auf dem
Wagen 21, wie es in 1 gezeigt
ist, und kann vollständig
entfernt werden. Die Kombination des Schwenkens der Expansionskammer 16 weg
vom Wirbelschichtsystem 10 und des Entfernens des Produktbehälters 18 erzeugt
einen offenen Raum 36 zur Filterwartung.
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Auf
diese Weise kann der Transportmechanismus 22 der Filterhalterung
durch die Trägerbaugruppe
selektiv in eine erste Position 24 und eine zweite Position 26 bewegt
werden, so dass sich die Oberseite des Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung entweder in der Filtergehäusekammer 14 (der
ersten Position) oder in dem freien Raum 36 zur Filterwartung
(der zweiten Position) befindet. Bevor der Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung in die zweite Position 26 bewegt werden
kann, wird jedoch der freie Raum 36 zur Filterwartung gebildet,
indem die Expansionskammer 16 weg vom Wirbelschichtsystem 10 geschwenkt
wird und der Produktbehälter 18 entfernt
wird. Der Transportmechanismus 22 der Filterhalterung wird
dadurch für
eine Betriebsperson für
die Filterbaugruppe für
die Filterwartung leicht zugänglich
gemacht.
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In
der ersten Position der dargestellten Ausführungsform von 1 befindet
sich die Filterbaugruppe im Betriebsmodus zum Filtrieren von Prozessluft
durch die Baugruppe, während
sich die Filterbaugruppe in der zweiten Position von 3 im Wartungsmodus
befindet, um die Filtereinheiten 29 zu warten und/oder
zu inspizieren.
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Kompatible
Filter beinhalten sowohl Einweg-Filtereinheiten als auch wieder
verwendbare Filtereinheiten. Einweg-Filtereinheiten können schnell und
leicht ersetzt werden, wohingegen wieder verwendbare Filtereinheiten
schnell und leicht gewartet werden können, indem die ge brauchten
Filtereinheiten entfernt werden und entweder instand gesetzt oder
durch neue oder vorher instand gesetzte Filtereinheiten ersetzt
werden.
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Eine
kompatible wieder verwendbare Filtereinheitenbaugruppe ist in der
US-PS Nr. 5,446,974 von
Gubler (im Folgenden „die
Gubler-Patentschrift" genannt)
beschrieben.
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Diese
Filtereinheitenbaugruppe wird nachfolgend beschrieben, um eine Beschreibung
der kompatiblen Vorrichtung zu liefern. Dennoch wird ein Fachmann
anerkennen, dass eine Vielzahl von Bauarten für Filtereinheiten in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann, was sowohl entfernbare als auch
permanent angebrachte Filtereinheiten beinhaltet.
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Dementsprechend
offenbart die Gubler-Patentschrift eine Filtereinheitenbaugruppe,
die im Allgemeinen einen starren Filterrahmen, einen Filtersack,
eine Klemme und eine Dichtung umfasst. Der starre Filterrahmen umfasst
eine zylindrische Vorrichtung mit einer im Allgemeinen flachen Oberseite, einer
flachen Unterseite und parallelen Filterrahmenstangen zwischen der
Oberseite und der Unterseite. Die Filteroberseite weist eine Platte,
die einen Teil der Filteroberseite abdeckt, und eine Gewindestange auf,
die es ermöglicht,
dass der Filterrahmen an einer Halterung an einer Filterbaugruppe,
wie z.B. der Filterhalterung 44 in 4, angebracht
wird. Die Oberseite weist auch eine oder mehr Öffnungen auf, die Luft durch
den Filter strömen
lässt.
Die Filterunterseite ist eine feste Platte, die einen Träger für die Filterrahmenstangen
bietet. Die Filterrahmenstangen haben ein Ende am Umfang der Oberseitenplatte
und das andere Ende am Umfang der Unterseitenplatte, was es ermöglicht,
dass die Seitenstangen die Form der Seitenwand der Filterrahmenbaugruppe
bilden. Der Filterrahmen ist im Allgemeinen wieder verwendbar und
kann aus einer Vielzahl von gezahnten Materialien, wie Kunststoffen,
Metallen, Hartgummi und Holz, hergestellt werden, solange diese
robust sind. Zusätzlich
dazu kann der Filterrahmen in Größe und Form
variieren, um auf die erforderlichen Filteranwendungen angepasst
zu sein.
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Der
Filtersack hat eine offene Oberseite, was es ermöglicht, dass der Filtersack
während
der Installation nach oben über
den Filterrahmen gezogen wird, bis sich das Bodenmedium des Filtersacks
eng gegen die Filterunterseitenplatte befindet. Der Filtersack hat
eine Vielzahl von Falten, was es ermöglicht, dass sich der Filtersack
beim Reinigungsprozess ausdehnt und während des Normalbetriebs zusammenzieht.
Wenn Prozessluft während
des Betriebs der Filterbaugruppe dagegen gedrückt wird, formt sich der Filtersack
um und durch die starren Filterrahmenstangen in einer Art und Weise,
die eine vergrößerte Filterfläche bei
einem minimalen Raum bietet. Während
der Verwendung überzieht
partikelförmiges Material
allmählich
die Oberfläche
des Filtersacks, was diesen weniger effektiv macht. Wenn ein Puls
eines umgekehrt gerichteten Luftstroms gegen die Auslassseite des
Filtersacks angewandt wird, wird in vorteilhafter Weise bewirkt,
dass sich der Sack nach außen
weg vom Filterrahmen biegt, wodurch die aufgeschichteten Partikel
weg vom äußeren Gewebe freigesetzt
werden. Dies kann ohne Stoppen des Filterprozesses erfolgen. Gegebenenfalls
können
die Filtersäcke
der Gubler-Patentschrift vom Rah men entfernt und in einer Waschmaschine
gewaschen werden, um sie vor ihrer Wiederverwendung zu reinigen.
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Die
Klemme hält
den Filtersack an seiner Stelle an der Oberseite der Filterbaugruppe.
Die Klemme zieht sich um den Umfang des Filterrahmens und den Filtersack
zusammen, was bewirkt, dass der Filtersack in einer fixierten Position
an der Oberseite der Filterbaugruppe gehalten wird. Eine Dichtung
wird ebenso dazu eingesetzt, um zu gewährleisten, dass die Filterbaugruppe
einen dichten Verschluss gegenüber
der Filterhalterung bildet.
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Ein
Grund dafür,
dass die Gubler-Filtersäcke von
Vorteil sind, besteht darin, dass sie innerhalb von Minuten gewechselt
werden können,
während
das Wechseln bei vielen anderen Filtersacksystemen einige Stunden
dauern kann. Somit bietet die Kombination des hierin offenbarten
beweglichen Filterbündels 23 mit
den Gubler-Filtersäcken
ein sogar schnelleres Filterwartungssystem. Dennoch sind andere
herkömmliche
Filterdesigns, sowohl wieder verwendbare als auch Einwegfilterdesigns,
mit dem beweglichen Filterbündel 23 der
vorliegenden Erfindung kompatibel.
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Unter
Bezugnahme auf 4 umfasst gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung der Transportmechanismus 22 der Filterhalterung
eine Trägerstruktur 40,
die als ein vereinheitlichendes Teil des Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung dient, wobei sie den Verschluss 42, die
Filterhalterungen 44, die Indexstange 46 und den
Befestigungsblock 48 zu einer zusammen hängenden
Einheit verbindet. Der spezielle Aufbau der Trägerstruktur 40 ist
nicht kritisch, solange er eine angemessene Festigkeit bietet, um
das Gewicht der verschiedenen Komponenten des Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung zu tragen, und den Durchtritt von Luft außer durch
die Öffnungen 49 in
den Filterhalterungen 44 verhindert. Wie bei jeder der
Komponenten des Wirbelschichtsystems 10 kann die Trägerstruktur 40 aus einem
beliebigen geeigneten Material ausgebildet sein, das während des
Kontakts mit dem Prozessmaterial nicht korrodiert. Beispielsweise
können
geeignete Materialien Edelstahl, Kunststoff, andere nicht-korrosive
Materialien und Kombinationen davon beinhalten.
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Das
spezielle Design der Filterhalterungen 44 wird in Abhängigkeit
von der speziellen verwendeten Filtereinheit variieren, kann jedoch
beispielsweise ein Filteraufnahmeteil umfassen, das eine Gewindebohrung
zur Aufnahme einer Gewindeschraube an einer Filtereinheit umfasst.
Alternativ dazu können die
Filterhalterungen 44 permanent an zumindest einem Teil
der entsprechenden Filter angebracht sein, so dass zur Filterwartung
nur ein Teil eines jeden Filters, wie z.B. das Filtermedium, entfernt
wird. Obwohl fünf
Filterhalterungen in 3 abgebildet sind, wird ein
Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die Anzahl an Halterungen
abgeändert
werden kann, um die Filtererfordernisse der Filterbaugruppe anzupassen.
Beispielsweise können
auch eine Halterung, zwei, drei, vier oder sechs Halterungen verwendet werden.
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Indexstange 46 und
Befestigungblock 48 veranschaulichen zwei Ausführungsformen
von Elementen zur Verbindung des Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung mit dem Wirbelschichtsystem 10. Indexstange 46 fungiert
als eine stabilisierende Stange, die den Transportme chanismus 22 der
Filterhalterung in einer gewünschten
Rotationsposition fixiert, während
er sich in der ersten Position 24 befindet, indem er auf
eine Aufnahmevorrichtung 60 für die Indexstange an dem Wirbelschichtsystem 10 angepasst
ist, wie es in 5 abgebildet ist. In der abgesenkten
Position ist die Indexstange 46 nicht länger auf die Aufnahmevorrichtung 60 für die Indexstange
angepasst, so dass die Rotation des beweglichen Filterbündels 23 nicht
mehr eingeschränkt
ist. Somit kann eine Betriebsperson das bewegliche Filterbündel 23 leicht
drehen, um zum gewünschten
Filter Zugang zu erhalten.
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5 ist
eine Draufsicht auf ein Wirbelschichtsystem 10 in 1.
Wie darin dargestellt, umfassen Aufnahmevorrichtungen 60 für die Indexstange
eine Reihe von Öffnungen,
die in einem kreisförmigen
Muster um eine Mittelachse konfiguriert sind. Vorzugsweise gleicht
die Anzahl der Aufnahmevorrichtungen 60 für die Indexstange
der Anzahl an Filterhalterungen 44 und Filtereinheiten 29,
so dass unabhängig
davon, welche Aufnahmevorrichtung 60 für die Indexstange auf die Indexstange 46 angepasst ist,
jede der Filterhalterungen 44 und Filtereinheiten 29 in
der gewünschten
Orientierung in Bezug auf das Wirbelschichtsystem 10 und
die Ausblasrohre 64 positioniert ist, wie es in den 6 und 7 dargestellt
ist.
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Dementsprechend
ist die Indexstange 46 exzentrisch vom Mittelpunkt des
Transportmechanismus 22 der Filterhalterung in einem Abstand
positioniert, der dem Abstand vom Zentrum einer Gruppe von Aufnahmevorrichtungen 60 für die Indexstange zum
Zentrum von einer der Aufnahmevorrichtungen 60 für die Indexstange
entspricht. Dies ermöglicht
es, dass die Indexstange 46 und jede der Aufnahmevorrichtungen 60 für die Indexstange
verbunden werden, wenn diese ausgerichtet werden, weil sie zusammengebracht
werden.
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Obwohl
die Aufnahmevorrichtung 60 für die Indexstange eine Vielzahl
von Rohren mit einer derartigen Größe, dass sie zur Indexstange 46 passen, umfassen
kann, kann die Aufnahmevorrichtung 60 für die Indexstange Ringe oder
nicht-geschlossene Strukturen, wie U-förmige Bauteile, umfassen. Die exakte
Form der Aufnahmevorrichtung 60 für die Indexstange ist nicht
kritisch, solange sie die Indexstange 46 und auf diese
Weise das drehbare Filterbündel 23 in
einer gewünschten
Position in der Rotationsposition sichert. Somit sind die Aufbauarten
der vorliegenden Erfindung in besonderem Maße darin vorteilhaft, dass
es für
die Indexstange 46 nicht notwendig ist, sich in einem bestimmten
Rotationsgrad zu befinden, wenn sie angehoben wird, um in eine der
Aufnahmevorrichtungen 60 für die Indexstange eingeführt zu werden,
weil sie sich notwendigerweise an einer von diesen ausrichten wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 1–4 dargestellt
ist, beinhaltet der Befestigungblock 48 eine Seilbefestigungsöffnung 50,
an der das Seil 28 befestigt ist. Die Seilbefestigungsöffnung 50 ist
im Transportmechanismus 22 der Filterhalterung zentriert,
so dass sie als eine einzige Trägerstelle
für den
gesamten Transportmechanismus 22 der Filterhalterung fungiert,
und das Gewicht wird gleichmäßig um die Peripherie
davon verteilt.
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Wie
voran stehend erörtert
worden ist, ist die Trägerbaugruppe
natürlich
nicht auf ein Seil 28 beschränkt, sondern kann verschiedenartige
andere Baugruppen umfassen, die dazu verwendet werden können, den
Transportmechanismus 22 der Filterhalterung anzuheben und
abzusenken. Daher können andere
Strukturen als die Kabelbefestigungsöffnung 50 und der
Befestigungblock 48 dazu verwendet werden, eine geeignete
Baugruppe zum Befestigen der Trägerbaugruppe
an dem Transportmechanismus 22 der Filterhalterung zu liefern.
Eine nichtausschließliche
Liste von Beispielen beinhaltet eine Klemme, einen Haken und/oder
eine Vielzahl von Trägerbaugruppen-Befestigungsteilen,
die sich an einer Vielzahl von Stellen an dem Transportmechanismus 22 der
Filterhalterung befinden.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2 ist das Seil 28 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung an dem Befestigungblock 48 an der
Seilbefestigungsöffnung 50 angebracht
und durchlauft das Kabelführungsrohr 30,
das sich im Abluftraum 12 befindet. Das Seil 28 durchläuft die
Rollenhalterung 32 zu einer entsprechenden Rolle (nicht dargestellt),
die darauf positioniert ist. Das Seil 28 kann an der Rolle
befestigt sein, die einen Motor, eine Rolle oder eine andere, darauf
einwirkende Vorrichtung aufweist. Alternativ dazu kann sich das
Seil 28 über
die Rollenhalterung 32 und den Abluftraum 12 zur
Befestigung an einem Motor, einer Kurbel oder einer anderen Vorrichtung
außerhalb
des Abluftraums 12 erstrecken.
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6 ist
eine Draufsicht des Abluftraums 12 und 7 ist
eine perspektivische Ansicht des Abluftraums 12. Der Abluftraum 12 umfasst
einen kuppelartigen Abschnitt 62 und einen darüber angebrachten
zylindrischen Abschnitt 63. Eine Vielzahl von Ausblasrohren 64 ist
an dem zylindrischen Abschnitt 63 angebracht. Die Ausblasrohre 64 stehen mit
zusätzlichen
Rohren und einem Blassystem (nicht dargestellt) in Kommunikation,
das hintereinander erfolgende Ausblasvorgänge in jedem der Ausblasrohre 64 nach
einem vorbestimmten Zeitplan koordiniert. Das Positionieren der
Ausblasrohre 64 erfolgt vorzugsweise derart, dass, wenn
die Indexstange 46 auf eine der Aufnahmevorrichtungen 60 der
Indexstange angepasst ist, jedes Ausblasrohr an einem der an den
Transportmechanismus 22 der Filterhalterung angebrachten
Filter ausgerichtet ist.
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Der
Zweck der Ausrichtung der Filtereinheiten 29 mit den Ausblasrohren 64 besteht
darin, dass das Wirbelschichtsystem 10 die Fähigkeit
zur periodischen Selbstreinigung von verstopfendem Prozessmaterial
besitzt. Dies erfolgt dadurch, dass ein Puls von umgekehrt gerichteter
Luft durch die Ausblasrohre 64 zur Auslassseite jeder Filtereinheit 29 angewendet
wird, was bewirkt, dass sich die Filtersäcke vom Zentrum des Baugruppenrahmens
nach außen biegen.
Dieser Luftpuls dient dazu, verstopfende Partikel, die sich an den
Filtereinheiten 29 angesammelt haben, zu entfernen, wie
es voran stehend beschrieben worden ist. Dies wird vorzugsweise
in alternierender Art und Weise durchgeführt, so dass der Puls umgekehrt
gerichteter Luft zu einem gegebenen Zeitpunkt nur auf einen Filter
erfolgt. Der Zeitpunkt der Luftpulse wird durch eine automatische
periodische Taktvorrichtung ausgelöst, was einen Ventilverteiler koordiniert.
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Ein
Bedienelement 66 ist entweder am oberen Rand der Filtergehäusekammer 14 oder
direkt am kuppelförmigen
Abschnitt 62 angebracht. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist das Bedienelement 66 mit dem Transportmechanismus 22 der Filterhalterung
und dem Abluftraum 12 abgestimmt, um zu gewährleisten,
dass der Verschluss 42 einen dichten Verschluss zwischen
dem Transportmechanismus 22 der Filterhalterung und dem
Abluftraum 12 bildet.
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Dementsprechend
ist ein bevorzugtes Verfahren zum Betrieb der Erfindung folgendermaßen:
Zuerst
wird eine Filterapparatur, wie sie voran stehend hierin beschrieben
ist, mit einer Wirbelschichtkammer in der Filterapparatur bereitgestellt.
Ein bewegliches Filterbündel
mit mindestens einem darauf angebrachten Filter wird in einer ersten
Position in der Wirbelschichtkammer bereitgestellt. Die erste Position
in der Wirbelschichtkammer ist eine solche, in der die Filterapparatur
zum Filtrieren von Prozessluft betriebsbereit ist, und eine zweite
Position ist eine solche, in der mindestens ein Filter an dem beweglichen
Filterbündel 23 zur
Wartung leicht zugänglich ist.
Obwohl es bevorzugt ist, dass die erste Position eine erhöhte Position
ist und die zweite Position eine erniedrigte Position ist, wird
ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die erste Position und
die zweite Position in verschiedenen Beziehungen zueinander stehen
können,
wie z.B. horizontal zueinander, oder derart, dass die zweite Position
die erhöhte Position
ist. Dennoch wird aus Gründen
der Einfachheit hierin weiterhin nur auf die Ausführungsform
Bezug genommen, in der die erste Position in Bezug auf die zweite
Position erhöht
ist.
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Zur
Wartung wird das Eintreten von Prozessluft in die Filterapparatur
gestoppt und die Expansionskammer 16 wird am Gelenkteil 34 in
die offene Position geschwenkt und der Wagen 21 wird zusammen
mit dem Produktbehälter 18 entfernt.
Als ein Ergebnis wird der offene Raum 36 zur Filterwartung
gebildet. Das bewegliche Filterbündel 23 wird
dann in die zweite Position in dem offenen Raum 36 zur
Filterwartung bewegt. Auf diese Art und Weise wird das bewegliche
Filterbündel 23 für eine Betriebsperson leicht
zugänglich
gemacht und der/die Filter können inspiziert,
gewartet und/oder ersetzt werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist der mindestens eine Filter eine Filtereinheit, die
selektiv an der beweglichen Filterbaugruppe angebracht und von dieser
entfernt werden kann. Nach dem Absenken der beweglichen Filterbaugruppe wird
die Filtereinheit somit von der beweglichen Filterbaugruppe entfernt
und eine neue oder instand gesetzte Filtereinheit wird angebracht.
Dies wird für
jeden Filter aus dem beweglichen Filterbündel 23 wiederholt.
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In
denjenigen Ausführungsformen,
in denen eine Trägerbaugruppe
ein flexibles Seil 28 beinhaltet, ist das bewegliche Filterbündel 23 in
der erniedrigten Position frei drehbar. Somit kann eine Betriebsperson des
Wirbelschichtsystems 10 das bewegliche Filterbündel 23 drehen,
um nacheinander die jeweiligen gebrauchten Filter zu entfernen und
die neuen Filter anzubringen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst der Filter eine Filtereinheit,
die einen starren Rahmen mit einer Vielzahl an Öffnungen und einem Filtermedium
aufweist, das die Vielzahl an Öffnungen
abdeckt. Ein Beispiel eines derartigen Filters ist in der Gubler-Patentschrift
beschrieben.
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Die
Stufen des Ersetzens eines derartigen Filters beinhalten vorzugsweise
das Entfernen des mindestens einen Filters von dem beweglichen Filterbündel 23,
das Entfernen des Filtermediums von dem im Wesentlichen starren
Rahmen, das Aufbringen eines anderen Filtermediums auf den im Wesentlichen starren
Rahmen, wodurch der Filter instand gesetzt wird, sowie das Anbringen
des instand gesetzten Filters an dem beweglichen Filterbündel 23.
Alternativ dazu kann ein derartiger Filter gewartet werden, indem
das Filtermedium entfernt und ersetzt wird, während der zugrunde liegende
starre Rahmen an dem Transportmechanismus der Filterhalterung angebracht
bleibt.
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Nachdem
das Ersetzen sämtlicher
Filter abgeschlossen ist, wird das Trägerbauteil bewegt, wodurch
das bewegliche Filterbündel 23 in
die erste Position angehoben wird. In dieser Position ist die Indexstange 46 mit
einer der Aufnahmevorrichtungen 60 für die Indexstange am Abluftraum 12 angepasst, wodurch
das bewegliche Filterbündel 23 für den Betrieb
rotierend befestigt wird.