DE7520127U

DE7520127U - Staubsabscheider

Info

Publication number: DE7520127U
Application number: DE19757520127U
Authority: DE
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1974-07-05
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-04-22
Also published as: BR7504216A; FR2276861B1; DE2528220A1; FR2276861A1; JPS5133361A; JPS6012886B2; GB1516721A; AU8258375A; CA1069835A; JPS56129024A; ES439138A1; ZA754327B; IT1040808B

Description

Donaldson Company, Inc., 14oo West 94th Street Minneapolis, Minnesota (V.St.A.)

Staiibabschexder

Zusammenfassung:

Die Neuerung betrifft einen Luftfilter zur Abscheidung von Feststoffteilchen aus der Luft mit kontinuierlicher Reinigung des Filterelementes. Die Größe des Filters ist gegenüber den üblichen Sackfiltern erheblich verringert, und zwar durch den Einsatz eines Papierfaltenf iltereleiuenfes, das so ausgebildet ist, daß es den plötzlichen Pulsationskräften, die durch die Rückflußroinigung bedingt werden, v/iderstehen kann und mit verrin^ür bar. Geschwindigkeiten arbeitet.

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Weiterhin ist eine neue Anordnung vorgesehen, um das Filterelement einzubauen, und zwar in einer Weise, durch welche das Entfernen und Ersetzen möglich wird, ohne daß Werkzeuge benutzt werden müssen.

Beschreibung:

Das allgemeine Interesse an der Verringerung der Luftverschmutzung hat dazu geführt, daß angestrebt wird, die Abgabe von Feststoffteilchen in die Luft mindestens in kommerziellem Umfang weitgehend zu verringern. Luftfilter sind für diesen Zweck bekanntgeworden, die mehr oder weniger in besonderer Weise an die unterschiedlichen Einsatzbereiche angepaßt sind.

So gibt es eine große Anzahl von Einsatzfällen, in welchen eine große Luftmenge kontinuierlich gereinigt werden muß. Um die Handhabung von mehreren Hundert m Luft pro Minute zu ermöglichen, müssen große Filterbereiche zur Verfügung gestellt werden, wobei trotzdem ein erheblicher Druckabfall durch die Filteranlage bedingt wird. Aus praktischen Gründen

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ist es notwendig, daß eine kontinuierliche Reinigung des FiI te mediums vorgesehen wird, wobei auch eine Verdoppelung der Einrichtung vorgesehen ist, um damit ein Aussetzen des Reinigungsvorganges zu vermeiden, der unerwünscht hohe Kostenfolgen haben kann, wobei auch die Zeitdauer, in der ein Filter so verschmutzt ist, daß es nicht mehr wirksam arbeitet, meistens nur relativ kurz ist.

Der übliche Aufbau eines Luftfilters besteht darin, daß ein Gehäuse vorgesehen wird, das durch Trennwände in einen Einlad und Luftreinigungskammern unterteilt wird, wobei diese Trennwände eine Viel zahl von Durchflußöffnungen aufweisen. In diesen Durchflußöffnungen wird ein aus Gewebe bestehender Sack eingehängt, der häufig in einem Drahtrahmen gehalten ist und entsprechende Gebläseeinrichtungen bewirken, daß die Luft diesen Sack durchströmt, so daß die auszuscheidenden Feststoffpartikelchen sich an der äußeren Seite des Sackes sammeln. Ein Reinigen erfolgt dadurch, daß ein kurzer Luftstrahl in den Sack geführt wird, und zwar vorzugsweise impulsweise, so daß dadurch der Durchfluß durch den Sack umgekehrt wird und der Sack damit einer kleinen Schüttelbewegung ausgesetzt wird. Durch diese Maß-

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nähme werden die abgelagerten Feststoffpartikelchen von der Sackwandung gelöst und fallen auf den Boden der Kammer und werden von hier entweder intermittierend oder kontinuierlich über eine Luftschleuse abgeführt.

Bezüglich einer normalen Ausführungsform kann daraufhingewiesen werden, daß ein solches Filter etwa 25o m Luft pro Minute durchsetzt mit einer Flußge-

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schwindigkeit von etwa o,2 m /min pro 93o cm . Hier-

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bei werden etwa 6.5oo dem Oberfläche erforderlich und somit etwa 81 Säcke, die einen Durchmesser von 114 mm aufweisen und deren Länge etwa 2.4o m beträgt. Allein aus diesen Angaben ist ersichtlich, daß die Filterelemente allein ein Gehäuse benötigen, das eine erhebliche Größe aufweist.

Auch sind die Filtersäcke und die sie tragenden Rahmen recht groß und nur schwierig zu handhaben, so daß damit der Einbau und die Wartung der Filterelemente aufwendig ist, wobei außerdem der Verschleiß hoch ist.

Es wurda schon versucht, andere Mittel zu finden, um derartige Filteroäcke zu ersetzen, wobei diese

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Versuche aber über Laboratoriumsfeststellungen nicht hinausgekommen sind. So wurden beispielsweise poröses Metall und keramische Medien vorgeschlagen, die aber eine zu geringe Leistungsfähigkeit aufwiesen, während gewebte Metallfilter zu kostenaufwendig sind. Faltenfilter haben sich bisher nicht bewährt, da ihre Lebenszeit zu kurz ist und damit die Handhabung zu unpraktisch.

Der Vorschlag gemäß der Neuerung zielt auf die Verringerung der Größen der Luftfilter und verbessert die Hanhabbarkeit und die Wirksamkeit durch den Einsatz von aus Papier bestehenden Faltenfilterelementen, die in besonderer Weise aufgebaut sind, um damit die Standfähigkeit und Lebensdauer zu verbessern, indem die Filterelemente mit einer "verringerten Durchflußgeschwindigkeit¹¹ betrieben werden und durch das Vorsehen von Mittel, um die Elemente wesentlich einfacher und schneller ein- und ausbauen zu können. Derartige Faltenfiiterelemente wurden für den Einsatz als Schutzvorrichtung für Verbrennungsmotore benutzt, insbesondere für Nutzfahrzeuge , die auf Baustellen o.dgl. eingesetzt werden und sind daher für diesen Einsatzzv;eck in besonderer Weise ausgebildet. Jedoch werden

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sie bei diesen Einsatzzwecken nicht dem Umkehrreinigungsverfahren (Rückflußreinigung) unterworfen.

Gemäß der Neuerung wurde festgestellt, daß derartige an sich bekannte Papierfaltenfilter dann, wenn sie einer verringerten Durchflußgeschwindigkeit ausgesetzt werden, beispielsweise von o,o28 bis 0,06 m

pro Minute je etwa I.000 cm Filterflache vergleichbar mit Gewebsäcken bezüglich des zu behandelnden Luftvolumens sind, wobei sie den Anforderungen durch ein kontinuierliches Reinigen mittels Umkehrluftströmen standhalten und dabei aber merklich die Gesamtgröße der Filtereinheit verringern, und zwar häufig um einen Faktor von zwei. Sechzehn solcher Elemente stellen eine Fläche von etwa 92o cm dar bei einer Höhe von 71 cm anstatt 2,4o m und ersetzen 81 der bisher bekannten Filtersäcke. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Papierfaltenfilter wesentlich kostengünstiger als die Gewebesäcke sind.

Aufgabe der Neuerung ist daher, einen neuen und verbesserten Luftfilter zu schaffen, der in der Lage ist, große Volumen von Luft durchzusetzen, während

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er einen wesentlich, kleinerem Raum als die bisher bekannten Konstruktionen aufweist. Ein weiterer Gegenstand der Neuerung ist das Schaffen eines solchen Filters, bei welchem gefaltete Papierfilterelemente eingesetzt werden, die eine verbesserte Ausbildung aufweisen. Schließlich bezieht sich die Neuerung auf ein solches Filter, das neue Mittel für die Halterung der Elemente schafft, wodurch die Elemente schnell und einfach austauschbar sind.

In diesem Zusammenhang ist wichtig, noch auf folgendes hinzuweisen:

Bei jeder Filteranordnung ist die Auslegung dus Filters von Bedeutung, wobei das Volumen der zu filternden Luft bekannt ist und die wirksame Porosität des Filterelementes im Zusammenhang mit dem zu reinigenden Gas zu bestimmen ist, und zwar normalerweise nach Erfahrungswerten, in Abhängigkeit von der Art: des Feinheitsgrades und der Konzentration der auszuscheidenden Feststoffteilchen, der Temperatur des Gar.vs und weiterer für den jeweiligen Anwendungsfall wichtiger Faktoren. Da die Porosität bekannt ist, kann die erforderliche Querschnittsfläche das Filters, um das ge-

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wünschte Volumen an Gas zu behandeln, bestimmt werden. Der Quotient aus dem Luftvolumen pro Minute und der Filtergröße in cm ist der sogenannte Filterwert, der in cm/min ausgedrückt wird.

Der vorstehend ( Seite 5, Zeile 16 ) benutzte Ausdruck "verringerte Durchflußgeschwindigkeit" bedeutet praktisch, daß eine größere Filterfläche als üblich benutzt wird, da die tatsächlich zu behandelnde Gesamtluftmenge nicht verringert werden kann. Ein praktisches Ausführungsbeispiel soll dies verdeutlichen. Es sei vorausgesetzt, daß etwa 25 m Luft pro Minute durch ein Filter geführt werden sollen, das eine Porosität aufweist,

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derart, daß 92,9oo cm Filterbereich erforderlich sind. Die Filterleistung und die Geschwindigkeit der Luft durch das Filter sind dann 2,7 m/min. Wird

2 nunmehr die Filterfläche auf 27 8.7oo cm vergrößert, arbeitet das Tilter mit einer Leistung von o,9 m/min, so daß die "verringerte Durchflußgeschwindigkeit" den Faktor 3 besitzt und die Luftgeschwindigkeit durch das Filter um ein Drittel gegenüber vorher gesenkt wurde.

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Diese Maßnahme hat weiterhin den Vorteilt daß dadurch die Filterleistung verbessert wird, da bei niedrigerer Leistung auch wesentlich kleinere Feststoffpartikelchen abgeschieden werden, die sonst durch das Filtermedium hindurchgepreßt werden.

Weitere Merkmale der Neuerung werden in den Ansprüchen erläutert.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1 eine Frontansicht teilweise geschnitten eines Luftfilters gemäß der Neuerung,

Fig. 2 eine ähnliche Seitenansicht, Fig. 3 eine Draufsicht,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Achse eines Filterelernsntes und

Fig. 5 einen Tailachnitt gemäß der Linie 5-5 in Fig. 4

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Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein Gehäuse 1o auf, das auf entsprechenden Stützen 11 steht und mit Inspektionstüren 12 ausgerüstet ist. Das Gehäuse wird durch eine horizontale Trennwand 13 in eine Einlaßkammer 14 und eine Reinluftkammer 15 unterteilt. Der untere Teil der Kammer 14 ist als Trichter 16 ausgebildet und weist an seinem Boden ein Entleerungsventil 17 an sich bekannter Art auf, das motorisch angetrieben werden kann. Die Schmutzluft wird in die Kammer 14 durch den Einlaß 2o zugeführt, der einen Deflektor 21 aufweist, welcher aus einem Halbzylinder 22 aus perforiertem Metall besteht, der an seinem Ende eine Scheibe 23 aus nicht perforiertem Metall aufweist, wobei diese Scheibe vorzugsweise in einem Winkel von etwa 77° gegenüber der Achse der Einlaßöffnung ausgerichtet ist. Die Perforationen in dem Halbzylinder 22 können etwa 1,25 cm Durchmesser aufweisen und bilden etvia 5o% des Bereiches.

Die Trennwand 13 weist Öffnungen 24 für den Durchgang der Luft aus der Kammer 14 in die Kammer auf, vor. wo aus sie durch einen Auslaß 25 abgeführt wird, der ebenfalls dazu dient, einen Zugang

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zur Kammer 15 zu schaffen. Der Luftstrom durch das Filter kann durch ein Gebläse oder eine Pumpe erreicht werden, welches entweder die Luft vom Auslaß 25 abzieht oder die Luft in den Einlaß 2o einbläst, je nach Anwendungsfall. Bei einer Ausführungsform der Neuerung hatte der Einlaß 2o einen Durchmesser von 46 cm und der Auslaß 25 einen Durchmesser von 51 cm. Für einen Luftstrom vom 185 m /min resultiert dies in einer Einlaßgeschwindigkeit von 1.119 m/min und eine Auslaßgeschwindigkeit von 9o7 m/min.

In der Kammer 14 sind unterhalb der öffnungen in der Trennwand 13 eine Anzahl von Papierfaltenfilterelementen 26 angeordnet, die deutlicher in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt sind. Jedes Filterelement besteht aus einem Hohlzylinder 27 aus gefaltetem, porösem Papier, welches das eigentliche Filterraedium darstellt, wobei die Falten parallel zur Achse des Zylinders verlaufen und die erste und letzte Falts miteinander - wie dies bei 3o dargestellt ist- verklebt sind. Der Hohlzylinder 27 wird zwischen einem inneren Sieb 31 und einem äußerem Sieb 32, die beide aus perforiertem Metall bestehen, gehalten. Die inneren Faltenkanten sind am inneren Sieb 31 in einem

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kleinen Abstand längs des Zylinders durch Klebstoffraupen gehalten und die äußeren Falten sind ähnlich an dem äußeren Sieb 32 durch Klebstoffraupen 34 festgelegt. An einem Ende des Elementes werden die Siebe und die Falten über einen Ring 35 aus nichtdurchlässigem Werkstoff über den Klebstoff 36 gehalten und am anderen Ende werden die Siebe und die Falten auf einer Scheibe 37 durch Klebstoff 4o festgelegt. Die Scheibe 37 waist eine zentrale Einbuchtung 41 auf/ die mit einer Öffnung versehen ist, durch die eine Riegelstange 42 geführt werden kann, die an der Scheibe über ein Mutternpaar 43 und 44 unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Dichtung festlegbar ist.

Das freie Ende der Riegelstange 42 wird mit einem Bügel 46 verschraubt, der in Nuten 47 in einem Sternhalter liegt, welcher selbst an der Unterseite der Trennwand 13 festgelegt ist und in der Öffnung 24 zentriert ist. Wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist, besteht der Sternhalter 5o aus zwei Stegen 51 und 52, die miteinander punktverschweißt sind, um ein im wesentlichen Y-förmiges Gebilde mit drei Armen zu schaffen, welches an seiner Kante an der Trennwand 13 angeschweißt ist. Irr. Bereich des Zen-

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trums des Sternhalters 5o, d.h., dort wo die Nuten 47 für den Bügel 46 vorgesehen sind, sind die Stege 51 und 52 etwas aufgebogen, um eine kleine U-förmige Öffnung zu schaffen, wobei die Stege nur etwas weiter voneinander entfernt sind als der Durchmesser der Riegelstange 42. An den äußeren Enden der Stege des Sternhalters 5o sind diese ausgenommen, wie dies bei 53 erkennbar ist, um derart auf den Innendurchmesser des Faltenfilterelementes 26 angepaßt zu sein. Zu jeder Öffnung gehört ein Ring 54 aus nachgiebigem Werkstoff, wie beispielsweise Gummi, der eine Dichtung zwischen der Trennwand und dem benachbarten Ende des ringförmigen Filterelementes bildet, wenn das Filterelement und die Riegelstange 42 fest in den Bügel eingeschraubt sind.

Es ist zu sehen^ daß der Luftweg von der Kammer 14 zur Kammer 15 radial nach innen durch das Sieb 32, den Hohlzylinder 27 und das Sieb 31 des Filtereiementes führt, dann durch die Innenseite dieses Elementes und über den Sternhalter 5o hinaus. Staub und andere Feststoffteilchen werden an der äußeren Oberfläche des Filterelementes abgelagert und müssen periodisch abgeführt werden, um damit das Filterelement zu

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reinigen und seine Wirksamkeit wieder herzustellen.

Das Reinigen erfolgt durch Mittelr die eine Ejektorpumpe, wie beispielsweise die Venturi-Düse 55, aufweisen, die mit jeder Öffnung der Trennwand 13 verbunden sind. Die Venturi-Düsen sind in der Kammer 15 angeordnet und mit der Trennwand 13 so verbunden, · daß sie zentral über der Öffnung liegen, und zwar unter Zuhilfenahme von Nieten 56. Im Abstand von und koaxial zu den Venturi-Düsen 55 sind Düsen 57 angeordnet, durch die kurze Luftströme von komprimierter Reinluft durch die Venturi-Düsen in die Filterelemente gepreßt werden, und zwar in einer vorbestimmten Zeitfolge. Die Düsen können in einfachster Weise als einfache radiale Öffnungen in luftführenden und sich seitlich über die Venturi-Düsen erstreckenden Rohren ausgebildet sein.

Es wurde herausgefunden, daß, wenn sechzehn Filterelemente benutzt werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, ein wirksames Arbeitssystem dadurch gebildet werden kann, daß, wenn 2wei Elemente gleichzeitig gereinigt werden, vierzehn Elemente die übliche Filtararbeit weiterleisten. Daher sind acht

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Reinigungsrohre 60 und 61 vorgesehen, die sich in die Kammer 15 erstrecken und eine gleiche Anzahl von Magnetventilen 62 aufweisen, die eine Verbindung dieser Rohre mit einer Hauptleitung 63 herstellen, die Luft mit einem Druck vom I00 kg/cm liefert. Die Rohre 60 sind relativ kurz und geradlinig ausgebildet und erstrecken sich direkt über die Zentren der Venturi-Düsen in der Nähe der Hauptleitung 63, während die Rohre 61 langer und gekrümmt ausgebildet sind, um direkt über die Zentren der Venturi-Düsen zu führen, die von der Hauptleitung entfernt liegen. Jedes Rohr weist zwei Düsen auf, um derart Luftströme in die zugeordnete Venturi-Düse zu schicken.

Die Magnetventile 62 sind über entsprechende Leitungen 64 mit einer Schaltkammerr65 verbunden, die entweder die gewünschte Zeitsteuervorrichtung aufweist oder mit dieser in Verbindung steht, um derart die Magnetventile in den gewünschten Zeitabständen zu steuern. Hierbei wurde herausgefunden, daß elektrische Impulse von 5o Millisekunden zu Ventilöffnungen von etwa ein Zehntel Sekunde führen und daß der daraus resultierende Luftimpuls kurz und abrupt genug ist, um so den gewünschten Reinigungseffekt von zwei Filterelementen

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herbeizuführen. Die Ventile werden wiederholt in einem vorbestimmten Zeitplan betätigt. Wie oft d-sr Reinigungs zyklus aller acht Ventile erfolgen muß, ist eine Frage der praktischen Feststellung im jeweiligen Anwendungsfall, jedoch konnte festgestellt werden, daß es sinnvoll ist, wenn alle Ventile zu gleichen Intervallen arbeiten, wobei der Zyklus zwischen einer halben Minute und acht Minuten und mehr variieren kann.

Obgleich die Faltenfilterelemente 26 dargestellt und beschrieben sind, ist es aber doch möglich, auch andere faserförmige Werkstoffe zu benutzen, wie beispielsweise Filz.

Selbstverständlich ist die Neuerung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind demgegenüber Abänderungen möglich, ohne den Grundgedanken der Neuerung zu verlassen, insbesondere sind die Zahlenangaben variierbar, je nach dem gewünschten Einsatzfall und der Größs der Einrichtung.

Schutzansprüche: - 17 -

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Claims

Betr.: Amt.1. Aktenzeichen G 75 2o1 27.3 Annu: Donaldson Comp., Inc. Neue Schutzansprüche;

1. Filtervorrichtung mit Rückflußreinigung, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse (1o),

b) eine das Gehäuse (1o) in eine erste und eine zweite Kammer (14,15) teilende Trennwand (13) mit einer Vielzahl von Verbindungsöffnungen (24),

c) eine den Verbindungsöffnungen (24) entsprechende Vielzaihl von Filterelementen (26), die aus hohlen Faltenfilterpapierelementen bestehen, deren Falten parallel zur Längsachse des gebildeten Zylinders stehen und innerhalb eines äußeren und inneren Zylinders (31, 32) angeordnet sind und an diesem Zylinder befestigt sind.

d) Haltevorrichtungen für die Filterzylinder mit je einem Sternhalter (5o) , einer am Gehäuse befestigbaren Riegelstange (42), die innerhalb des Zentrums der zylindrischen Filterelemente verläuft und an ihrem oberen Ende einen Bügel (46) trägt, der sich in Nuten (47) des Sternhalters (5o) legt,

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb jedes Faltenfilterelementes eine ljuftsuführung mit Düsen (57) vorgesehen ist, die mit Venturi-Düsen (55) im Bereich der Faltenfilterelemente (26) zusammenwirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternhalter (5o) an der Trennwand (13) festgelegt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternhalter (5o) durch Stege (51,52) gebildet ist, die im Bereich der Riegelstange (42) eine U-förmige Öffnung bilden zur Aufnahme des Bügels (46).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Sternhalters (5o) zur Aufnahme und Festlegung des Filterelementes (26) ausgenommen sind (bei 53).

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