DE19753070A1 - Produktabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Produktabscheider zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom, mit einem Gehäuse, mindestens einer im Gehäuse angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Filterpatrone mit einem vom Gasstrom durchströmten Filtermaterial und einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des Filtermaterials auf einem Teil des Umfangs der Filterpatrone mit Spülluft im Gegenstrom, wobei die Reinigungsvorrichtung mindestens eine Spüleinrichtung zum Beaufschlagen des zu reinigenden Umfangsteils mit Spülluft sowie mindestens eine Auffangeinrichtung zum Auffangen abgereinigter Feststoffpartikel umfaßt, die jeweils mindestens eine, als Austrittsöffnung für die Spülluft bzw. als Einlaßöffnung für die Spülluft und die von dieser mitgeführten abgereinigten Feststoffpartikel dienende Öffnung aufweisen, wobei sich die Öffnungen entlang des zu reinigenden Umfangsteils der Filterpatrone auf entgegengesetzten Seiten des Filtermaterials gegenüberliegen.

Produktabscheider mit zylindrischen Filterpatronen werden in zunehmendem Umfang zur Trockenreinigung staubbeladener Gasströme eingesetzt, zum einen, weil insbesondere bei Verwendung von Filterpatronen mit sternförmig gefaltetem Filtermaterial das Verhältnis zwischen Filterfläche und Raumbedarf äußerst günstig ist, und zum anderen, weil sich die Filterpatronen ohne Verwendung von Werkzeugen einfach und berührungsfrei austauschen lassen, was insbesondere bei toxischen oder gefährlichen Produkten von Vorteil ist.

Zu Reinigung derartiger Filterpatronen wird zumeist Luft im Gegenstrom durch das Filtermaterial geblasen, um anhaftende Feststoffpartikel abzulösen und mitzureißen. Die Reinigung erfolgt in der Regel entweder während eines Stillstands des Produktabscheiders oder bei Produktabscheidern mit mehreren Filterpatronen alternierend, indem der Gasstrom jeweils an einer der Filterpatronen vorbei gelenkt wird, so daß diese ohne Unterbrechung des Betriebs an den anderen Filterpatronen gereinigt werden kann. Bei handelsüblichen Produktabscheidern mit einer einzigen Filterpatrone war jedoch bisher eine kontinuierliche Reinigung der Filterpatrone ohne eine wesentliche Beeinträchtigung der Filterleistung während des Betriebs nicht möglich.

Ein Produktabscheider der eingangs genannten Art, der eine derartige Reinigung gestattet, wurde bereits in der europäischen Patentanmeldung EP 0 806 233 A1 des Anmelders vorgeschlagen. Der in Fig. 5 dieser Anmeldung dargestellte Produktabscheider weist mehrere vom Gasstrom von außen innen durchströmte zylindrische Filterpatronen auf, die jeweils um horizontale Drehachsen drehbar im Gehäuse gelagert sind. Im Inneren der Filterpatronen exzentrisch zu deren Längsachsen angeordnete und mit Druckluft beaufschlagbare ortsfeste horizontale Spülluftrohre weisen in Längsrichtung mehrere schlitzförmige Luftaustrittsöffnungen auf, die dem Filtermaterial auf einem Teil des Umfangs der Filterpatronen gegenüberliegen. Außerhalb der Filterpatronen sind zwei an Außenwände des Gehäuses angrenzende und durch Trennwände vom Gehäuse getrennte Auffangbehälter für die von der Druckluft mitgerissenen abgereinigten Feststoffpartikel vorgesehen. Die Auffangbehälter weisen mit Klappen verschlossene horizontale Einlaßöffnungen auf, die den im Inneren der Filterpatrone angeordneten Luftaustrittsöffnungen genau gegenüberliegen. Zur Reinigung werden die Filterpatronen gedreht und jeweils auf dem zwischen den Luftaustrittsöffnungen des Spülluftrohrs und den Einlaßöffnungen des Auffangbehälters angeordneten Teil ihres Umfangs im Gegenstrom mit der Druckluft beaufschlagt. Bei diesem bekannten Produktabscheider wird zum einen durch die ausschließlich horizontale Ausrichtung der Drehachsen der Filterpatronen das Anpassungsvermögen an unterschiedliche vorgegebene Einbaubedingungen eingeschränkt, beispielsweise weil die Filterpatronen zum Austausch in ihrer Längsrichtung aus dem Gehäuse entnommen werden müssen, so daß der Platzbedarf des Gehäuses in dieser Richtung mindestens dem Doppelten der Länge der Filterpatronen entspricht. Zum anderen muß zwischen dem offenen Stirnende der drehbar gelagerten Filterpatronen und einer gegenüberliegenden ortsfesten Trennwand, welche das staubbelastete Gehäuseinnere von einem in Strömungsrichtung hinter der Patrone angeordneten Reinluftraum trennt, eine Drehdichtung mit verhältnismäßig großem Durchmesser angebracht werden, die einen Hindurchtritt von staubbelasteter Luft verhindert. Jedoch verursachen hermetische Drehdichtungen mit großem Durchmesser bei der Herstellung des Produktabscheiders nicht unbeträchtliche zusätzliche Kosten.

Weiter ist in der EP 0 378 100 A1 ein Trommelfilter offenbart, in dessen Gehäuse eine Filterpatrone um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist und zur Reinigung entgegen der Strömungsrichtung der staubbeladenen Luft sektorenweise mit Druckluft beaufschlagbar ist. Das Gehäuse des bekannten Trommelfilters ist durch eine Trennwand in zwei Zonen unterteilt. Der mit Druckluft beaufschlagbare Umfangssektor weist nach unten in eine untere Absetzzone, wobei die Trennwand verhindert, daß die abgereinigten Feststoffpartikel wieder nach oben in eine obere Filterzone gelangen. Diese Anordnung eignet sich jedoch nur für horizontal angeordnete oder schwach geneigte Filterpatronen.

Aus der EP 0 696 467 A2 ist außerdem ein Staubabscheider bekannt, bei dem mehrere vom Gasstrom von außen nach innen durchströmte, im wesentlichen zylindrische Filterpatronen um ihre vertikalen Längsachsen im Gehäuse drehbar gelagert sind. Die Feststoffpartikel sammeln sich auf den Außenflächen der Filterpatronen und werden mit Druckluft abgeblasen. Die Druckluft wird dort zum einen impulsförmig durch die Stirnenden der Patronen zugeführt, so daß sie die Feststoffpartikel beim Hindurchtritt durch das Filtermaterial mitreißt. Zum anderen ist etwa in der Gehäusemitte außerhalb der Patronen eine weitere Reinigungseinrichtung mit einem Druckluftstrahl vorgesehen, an dem sich die darum herum angeordneten Patronen vorbeidrehen, so daß auf ihrer Außenseite anhaftende Feststoffpartikel abgeblasen werden können. Der bekannte Staubabscheider weist jedoch zum einen den Nachteil auf, daß die von der Reinigungsdruckluft mitgerissenen Feststoffpartikel auf ihrem Weg zu einem unterhalb der Filterpatronen angeordneten Sammelbehälter mindestens teilweise wieder vom Gasstrom mitgerissen und erneut auf dem Filtermaterial abgeschieden werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei einer stirnseitigen Einblasung von Druckluft in die Filterpatronen zum Erreichen einer ausreichenden Reinigungsleistung sehr starke Druckluftstöße erforderlich sind. Diese müssen mit zunehmendem Durchmesser der verwendeten Filterpatronen, d. h. mit zunehmender Filterfläche größer werden, was einer Verwendung von Großraumfilterpatronen und damit einer Verringerung der Anzahl von Filterpatronen bei vorgegebener Filterfläche im Wege steht. Vgl. W.-P. Frenzel und G. Ritscher "Leistungsvergleich von Filterpatronen unter Berücksichtigung der Staubart", Schüttgut 2 (1996), Nr. 1, S. 61 bis 65.

Aus der DE-A 37 30 980 ist weiter bereits ein Filter für Staub und Fasern enthaltende Abluftströme in Textilfabriken an sich bekannt, der sich um eine horizontale Drehachse drehen läßt. Der im Querschnitt polygonale Filter besteht dort aus plattenförmigen Filterelementen mit einem zickzackförmigen Filtermaterial und wird von seiner einen Stirnseite her in axialer Richtung mit dem produktbeladenen Gasstrom beaufschlagt. Zur Reinigung bewegen sich die Filterelemente in Drehrichtung zwischen einer im Inneren des Staubfilters angeordneten, nach außen weisenden und mit Druckluft beaufschlagbaren Blasdüse und einem der Blasdüse gegenüberliegend auf der Außenseite des Staubfilters angeordneten Saugmundstück hindurch, durch welches die von der Druckluft auf einem Teil des Filterumfangs abgelösten Staub- und Faserpartikel abgesaugt werden. Das Absaugen der abgelösten Feststoffpartikel hat jedoch den Nachteil, daß erneut ein staubbeladener Gasstrom entsteht, der in einem nachgeschalteten Abscheider gereinigt werden muß, so daß der Aufwand und die Kosten für eine derartige Anordnung relativ hoch sind.

Weiter sind bereits Produktabscheider in Form eines aufrechtstehenden Taschenfilters bekannt, der im Inneren ein mit Düsen versehenes Spülluftrohr aufweist, das von einer der beiden Stirnseiten her in axialer Richtung in den Filter ragt und in Umfangsrichtung an seiner Innenseite vorbeibewegt werden kann, um jeweils einen Teil des Filterumfangs durch Druckluft zu reinigen, wie beispielsweise in der DE-A 23 37 980 beschrieben. Der mit Druckluft beaufschlagte Teil des Filterumfangs weist dort horizontal zur Seite hin, so daß die abgelösten Feststoffpartikel von der Druckluft im wesentlichen im rechten Winkel in den an der Außenseite des Filters nach oben strömenden Gasstrom eingetragen werden. Dadurch wird ein verhältnismäßig großer Anteil der abgereinigten Feststoffpartikel vom Gasstrom wieder mit nach oben geführt, so daß er nicht in den Sammelbehälter gelangt und die Reinigungsleistung relativ gering ist.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Produktabscheider der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Drehdichtung großen Durchmessers zwischen der Filterpatrone und dem Gehäuse vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 charakterisierte Merkmal gelöst. Demnach zeichnet sich der erfindungsgemäße Produktabscheider dadurch aus, daß die Spüleinrichtung und die Auffangeinrichtung synchron zueinander um eine vertikale Längsachse der ortsfest in das Gehäuse eingesetzten Filterpatrone drehbar sind. Die Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß sich durch eine synchrone Drehung der Spüleinrichtung und der Auffangeinrichtung in Bezug zur ortsfesten Filterpatrone ebenfalls sicherstellen läßt, daß die von der Spülluft mitgerissenen Feststoffpartikel in die den Luftaustrittsöffnungen gegenüberliegenden Einlaßöffnungen der Auffangeinrichtung eintreten, die einen vom Gehäuseinneren getrennten Auffangraum umschließt, so daß sie nicht wieder in den Gasstrom gelangen können. Dabei erleichtert es die vertikale Ausrichtung der Längsachse der Filterpatrone und damit der Auffangeinrichtung, die abgereinigten Feststoffpartikel durch die Schwerkraft unterstützt nach unten in einen im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Sammelraum für die abgeschiedenen Feststoffpartikel abzuführen. Außerdem kann eine Sedimentation der Feststoffpartikel zwischen der Filterpatrone und der Einlaßöffnung der Auffangeinrichtung leichter vermieden werden. Darüberhinaus gestattet die vertikale Anordnung der Filterpatrone den Bau von schlanken Produktabscheidern, deren Platzbedarf in einer Horizontalebene bei vergleichbarer Filterfläche sehr viel kleiner ist, als der Platz bedarf eines Produktabscheiders mit horizontal oder schräg angeordneten Filterpatronen. Bei einer vertikalen Ausrichtung der Längsachse der Filterpatronen kann zudem der Querschnitt der Auffangeinrichtung verkleinert werden, was einerseits eine weitere Verringerung des Platzbedarfs und andererseits Materialeinsparungen ermöglicht.

Da die abgereinigten Feststoffpartikel nicht wieder in den Gasstrom gelangen und erneut auf der Filterpatrone abgeschieden werden können, ist die Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Produktabscheiders besser als diejenige handelsüblicher Produktabscheider. Dadurch steigt zum einen die Belastbarkeit der Filterpatrone, wodurch bei gleichbleibendem Volumenstrom weniger Filterfläche erforderlich ist und die Tiefe der Falten des Filtermaterials vergrößert werden kann. Der Produktabscheider läßt sich damit noch kompakter bauen.

Verglichen mit einer gleichzeitigen Abreinigung des gesamten Filterpatronenumfangs besteht ein weiterer Vorteil bei der Erfindung darin, daß zur Reinigung nur eines Umfangssektors ein schwächerer Druckluftimpuls ausreichend ist, so daß im Anschluß an die Impulsreinigung weniger Feinststaubpartikel durch die freiwerdenden, vom Druckluftimpuls etwas aufgeweiteten Filteröffnungen hindurchtreten. Damit kann zum einen der Feinststaubgehalt der Reinluft verringert werden, was insbesondere bei toxischen Stäuben von großer Bedeutung ist, zum anderen kann zur Reinigung an Stelle von Druckluft auch Gebläseluft verwendet werden.

Eine synchrone Drehung der Spüleinrichtung und der Auffangeinrichtung kann zwar grundsätzlich mit zwei getrennten synchronisierten Drehantrieben für die Spüleinrichtung und die Auffangeinrichtung realisiert werden, so daß keinerlei Drehdichtung zwischen der Staubluftseite und der Reinluftseite des Produktabscheiders erforderlich ist. Da jedoch die Kosten zweier getrennter Drehantriebe größer sind und zudem einer der Antriebe auf der Staubluftseite angeordnet werden müßte, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Spüleinrichtung und die Auffangeinrichtung einen gemeinsamen Drehantrieb aufweisen, der zweckmäßig reinluftseitig angeordnet ist und die Spüleinrichtung dreht, die zweckmäßig im Inneren der Filterpatrone angeordnet und durch eine Öffnung in deren Boden drehfest mit der Auffangeinrichtung verbunden ist. Als Drehantrieb für die aus der Spüleinrichtung und der Auffangeinrichtung bestehende Einheit kann ein Schrittmotor oder ein Schwenkzylinder verwendet werden, der die Einheit in vorbestimmten Zeitabständen jeweils um einen vorgegebenen Winkel dreht.

Um den Austausch der Filterpatrone zu erleichtern, ist die drehfeste Verbindung zwischen der Spüleinrichtung und der Auffangeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung lösbar und vorzugsweise so ausgebildet, daß bei der Herstellung der Verbindung zwischen der Spüleinrichtung und der Auffangeinrichtung zum einen die Öffnung im Boden der Filterpatrone und zum anderen ein ringförmiger Spalt zwischen ihrem oberen Stirnende und einer gegenüberliegenden Anlagefläche des Gehäuses abgedichtet wird.

Dazu sind sowohl im Bereich der Bodenöffnung als auch zwischen dem oberen Stirnende der Filterpatrone und der Anlagefläche zweckmäßig Dichtungen vorgesehen, die durch eine bei der Herstellung der Verbindung auf den Boden der Filterpatrone ausgeübte axialen Druckkraft gegen das Stirnende und die Anlagefläche bzw. um die Öffnung herum gegen den Boden der Filterpatrone angepreßt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Spülluft zum Reinigen des Filtermaterials durch die Spüleinrichtung einem Umfangsteil oder -sektor der Filterpatrone zugeführt wird, der zweckmäßig zwischen 1/6 bis 1/20 und vorzugsweise zwischen 1/10 bis 1/12 des Umfangs der Filterpatrone überdeckt. Die Spüleinrichtung umfaßt zweckmäßig mindestens ein im Inneren der Filterpatrone angeordnetes Spülluftrohr, das sich vorzugsweise ebenso wie die Auffangeinrichtung in einem geringen Abstand vom Filtermaterial in Längsrichtung der Filterpatrone erstreckt und wie diese drehfest mit einer Drehwelle verbunden ist, welche durch eine obere stirnseitige Reinluftaustrittsöffnung der Filterpatrone in diese eintritt, entlang der Längsachse der Filterpatrone bis zu deren Boden verläuft und dort durch die abgedichtete Bodenöffnung austritt, wobei ihr unteres Ende die Auffangeinrichtung trägt. Vorzugsweise ist mindestens der obere Teil der Drehwelle als Hohlwelle ausgebildet, durch welche die Zufuhr der Spülluft ins Innere der Filterpatrone zu dem in die Hohlwelle mündenden Spülluftrohr erfolgt. Das Spülluftrohr weist zweckmäßig horizontale oder schräg nach unten weisende Luftaustrittsöffnungen in Form von Bohrungen oder Schlitzen auf, die in Richtung der Einlaßöffnungen der Auffangeinrichtung auf der Außenseite der Filterpatrone ausgerichtet sind.

Die Spülluft zur Reinigung des Filtermaterials kann stoßweise zugeführt werden, wobei sie in diesem Fall zweckmäßig aus einem wiederauffüllbaren Druckluftbehälter oder einer anderen Druckluftquelle stammt und Drücke zwischen 20 000 und 70 000 Pa aufweist. Ein zwischen der Spüleinrichtung und dem Druckluftbehälter angeordnetes, vorzugsweise über den Drehantrieb der Filterpatrone angesteuertes Ventil führt der Spüleinrichtung immer dann einen Druckluftstoß zu, wenn sich diese zusammen mit der Auffangeinrichtung um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht hat, wobei dieser Drehwinkel vorzugsweise etwa dem Öffnungswinkel des mit Spülluft beaufschlagbaren Umfangssektors der Filterpatrone entspricht.

Alternativ kann die Spülluft auch kontinuierlich zugeführt werden, wobei sie zweckmäßig mit einem Druck von etwa 2 000 bis 5 000 Pa durch ein Gebläse erzeugt wird. Vorzugsweise wird die Spülluft in diesem Fall von einem Teilstrom des gereinigten Gasstroms gebildet, der durch die Spüleinrichtung in die Filterpatrone zurückgeführt wird.

In beiden Fällen kann die Spülluft gegebenenfalls auch die Antriebsenergie für den Drehantrieb der Spüleinrichtung und der Auffangeinrichtung liefern, beispielsweise indem ein druckluftbetriebener Schwenkzylinder als Drehantrieb vorgesehen wird, dem alternierend zur Spüleinrichtung Druckluft zugeführt wird.

Die Auffangeinrichtung kann im einfachsten Fall eine einzige schlitzförmige Einlaßöffnung aufweisen, die sich entlang der gesamten Länge der Filterpatrone erstreckt. Vorzugsweise sind jedoch mehrere entlang der Filterpatrone übereinander angeordnete trichterförmige Einlaßöffnungen vorgesehen, um die Spülluft und die mitgerissenen Feststoffpartikel beim Eintritt in die Auffangeinrichtung zu beschleunigen.

Das untere Ende der Auffangeinrichtung mündet vorzugsweise in einen Abfuhrkanal für die Feststoffpartikel, der zweckmäßig schräg nach unten bis zur Längsachse der Filterpatrone und von dort in einen im untersten Teil des Gehäuses angeordneten Sammelbehälter führt, so daß der Eintrag der Feststoffpartikel in den Sammelbehälter stets an derselben Stelle erfolgt.

Der erfindungsgemäße Produktabscheider eignet sich besonders gut für solche Anwendungsfälle, bei denen die Abscheidung in einer einzigen Filterpatrone erfolgt. Da diese sukzessive gereinigt wird, wobei immer nur ein kleiner Teil des Umfangs mit Spülluft beaufschlagt wird, während der Rest zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus dem Gasstrom zur Verfügung steht, kann der Produktabscheider im Dauerbetrieb gefahren werden, ohne daß seine Leistung durch die Reinigung wesentlich beeinträchtigt wird und ohne daß zur Reinigung Stillstandszeiten erforderlich sind. Besonders vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Produktabscheider beispielsweise in mobilen Industriestaubsaugern oder in einem Tauchrohr eines Zyklons einsetzen, um im letzteren Fall gleichzeitig eine Grob- und Feinkornabscheidung zu ermöglichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Zyklons mit einem in sein Tauchrohr eingesetzten erfindungsgemäßen Produktabscheider;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines leicht modifizierten Produktabscheiders in größerem Maßstab;

Fig. 3 eine horizontale Querschnittsansicht eines Teils der Spüleinrichtung und der Auffangeinrichtung, die sich auf entgegengesetzten Seiten des Filtermaterials gegenüberliegen.

Der in der Zeichnung dargestellte Zyklon 2 dient zur Abscheidung gröberer und feinerer Feststoffpartikel aus einem produktbeladenen Luftstrom, der von einem reinluftseitig angeordneten Gebläse (nicht dargestellt) durch den Zyklon 2 gesaugt wird.

Der Zyklon 2 weist ein Gehäuse 4 auf, das im wesentlichen aus einem zylindrischen Oberteil 6 mit einem horizontalen oberen Stirnende 8 und einem auf seiner vertikalen Außenwand 10 in der Nähe des Stirnendes 8 angeordneten Lufteinlaß 12, einem kegelstumpfförmigen Unterteil 14 mit einem am unteren Ende angeordneten Produktaustrag (nicht dargestellt) für abgeschiedene Feststoffpartikel, sowie einem von oben durch das Stirnende 8 in den Oberteil 6 ragenden, nach unten offenen Tauchrohr 16, dessen nach oben über das Gehäuse 4 überstehendes oberes Ende 18 durch eine Luftleitung 20 mit dem Gebläse verbunden ist.

Der produktbeladene Luftstrom tritt durch den Lufteinlaß 12 tangential ins Innere des Oberteils 6 ein, wo die Luft durch einen Ringspalt 22 zwischen der Außenwand 10 und dem Tauchrohr 16 spiralig nach unten strömt. Dabei werden die gröberen Feststoffpartikel durch Zentrifugalkräfte in die Nähe der Außenwand 10 transportiert. Am unteren Ende des Tauchrohrs 16 erweitert sich zum einen der Strömungsquerschnitt der Luft und zum anderen wird der Luftstrom nach innen und oben umgelenkt. Dadurch werden die gröberen Feststoffpartikel entlang der Außenwand nach unten aus dem Gasstrom ausgetragen und sedimentieren in einem vom unteren Ende des Unterteils 14 gebildeten Sammelbehälter. Demgegenüber treten die feineren Feststoffpartikel zusammen mit dem Luftstrom in das untere Ende des Tauchrohrs 16 ein, von wo aus der Luftstrom entlang einer vertikalen Mittelachse 24 des Gehäuses 4 spiralig nach oben steigt.

Zur Abscheidung der mitgerissenen feineren Feststoffpartikel ist innerhalb des Tauchrohrs 16 eine Filterpatrone 28 angeordnet. Die im Tauchrohr 16 aufsteigende staubbeladenen Luft strömt an der Außenseite der Filterpatrone 28 entlang nach oben, wobei sie von außen nach innen durch das im Querschnitt sternförmig gefaltete Filtermaterial 32 der Filterpatrone 28 hindurchtritt. Dabei werden die Feststoffpartikel auf der Außenseite des Filtermaterials 32 abgeschieden, während der gereinigte Luftstrom durch das offene obere Stirnende der Filterpatronen 28 in die Luftleitung 20 strömt.

Die Filterpatrone 28 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Filterkorb 30 aus einem stabilen Lochblech oder Drahtgewebe mit einem Boden 36, sowie dem sternförmig gefalteten, um die zylindrische Außenseite des Filterkorbs herumgelegten Filtermaterial 32, das beispielsweise aus einem Polyestervlies hergestellt ist und zwischen zwei am Boden 36 bzw. am offenen Ende der Filterpatrone 28 in radialer Richtung über den Filterkorb nach außen überstehenden Umfangsflanschen 38, 40 beispielsweise durch Eingießen in ein Vergußmaterial befestigt ist. Um ein Zusammenkleben einzelner Falten des sternförmigen Filtermaterials 32 zu verhindern, können in radialer Richtung über den Filterkorb 30 überstehende und in die Falten eingreifende Separatoren vorgesehen sein, oder das Filtermaterial 32 kann mit eingeprägten stegförmigen Auswölbungen versehen sein, die über gegenüberliegende Seiten der durch die Faltung gebildeten V-förmigen Filtertaschen überstehen und diese aufgespreizt halten (nicht dargestellt). Zum Beispiel im Lebensmittelbereich oder zur Abscheidung heißer Stäube können alternativ auch Filterpatronen 28 eingesetzt werden, bei denen das Filtermaterial 32 aus einem Edelstahlgewebe besteht. Bei der Filterpatrone 28 handelt es sich um eine handelsübliche Filterpatrone, die dahingehend abgewandelt worden ist, daß ihr Boden 36 eine im Querschnitt kreisförmige mittige Öffnung 42 aufweist.

Um mit zunehmender Partikelbeladung ein Zusetzen der Filteröffnungen des Filtermaterials 32 zu verhindern und eine gleichbleibende Filterwirkung sicherzustellen, werden die Filtertaschen auf der Außenseite des Filtermaterials 32 periodisch mit Druckluft gereinigt. Dabei werden über kurze Zeitintervalle jeweils mehrere benachbarte Filtertaschen durch eine ins Innere der Filterpatrone 28 ragende Spüleinrichtung 44 im Gegenstrom mit Spülluft beaufschlagt, d. h. entgegen der Strömungsrichtung des Luftstroms bei der Abscheidung der Feststoffpartikel. Bei der Reinigung werden jeweils in vorgegebenen Zeitabständen ein (Fig. 2) oder zwei (Fig. 1) Umfangssektoren der Filterpatrone 28 von innen her gleichzeitig mit der Spülluft angeblasen, so daß diese mit hoher Geschwindigkeit durch das Filtermaterial 32 strömt und die auf der Außenseite anhaftenden Feststoffpartikel mitreißt. Bei Verwendung von Druckluft mit einem Druck von 30 000 bis 60 000 Pa wird das Filtermaterial 32 zusätzlich in Schwingungen versetzt und dadurch für eine Ablösung der Feststoffpartikel gesorgt.

Um zu verhindern, daß die bei der Reinigung der Filterpatronen 28 von der Reinigungsdruckluft mitgerissenen Feststoffpartikel wieder in den auf der Außenseite der Filterpatrone 28 nach oben strömenden staubbeladenen Luftstrom eingetragen werden und erneut abgeschieden werden müssen, ist radial außerhalb der mit Spülluft beaufschlagten Umfangssektoren zwischen der Außenseite der Filterpatrone 28 und dem Tauchrohr 16 eine Auffangeinrichtung 46 angeordnet, die dem oder den zu reinigenden Umfangsteilen der Filterpatrone 28 jeweils unmittelbar gegenüberliegende Einlaßöffnungen 48 für die Spülluft und die von dieser mitgerissenen Feststoffpartikel aufweist.

Um eine Reinigung sämtlicher Filtertaschen zu ermöglichen, werden die Spüleinrichtung 44 und die Auffangeinrichtung 46 als Einheit schrittweise um die vertikale Mittelachse 24 des Gehäuses 4 und der ortsfest in dieses eingesetzten Filterpatrone 28 gedreht, wobei der Drehwinkel vorzugsweise etwa dem Umfangswinkel des von der Druckluft beaufschlagten Umfangssektors entspricht, so daß bei einer vollen Umdrehung der Spüleinrichtung 44 und der Auffangeinrichtung 46 nacheinander die gesamte Umfangsfläche der Filterpatrone 28 mit Spülluft beaufschlagt wird, um eine gleichmäßige Reinigung sicherzustellen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Spüleinrichtung 44 ein im Inneren der Filterpatrone 28 angeordnetes bügelförmiges Spülluftrohr 50, das über eine Seite einer entlang der Längsmittelachse 24 der Filterpatrone 28 verlaufenden vertikalen Drehwelle 52 radial übersteht, so daß ein axiales Teilstück 54 des Spülluftrohrs 50 in geringem Abstand von der Innenseite des Filtermaterials 32 im wesentlichen über die gesamte Patronenlänge verläuft. Die Drehwelle 52 ist oberhalb der Filterpatrone 28 mit einem Drehantrieb gekoppelt, der sie schrittweise um die Achse 24 dreht. Die Drehwelle 52 ist von ihrem oberen Ende aus bis in die Nähe des Bodens 36 der Filterpatrone 28 als Hohlwelle ausgebildet und umschließt einen Luftkanal 58, in den ein vom Spülluftrohr 50 umschlossener Luftkanal 60 am oberen und unteren Ende der Patrone 28 mündet. Über dem trichterförmig erweiterten oberen Ende der Hohlwelle 52 ist eine Spülluftdüse 62 angeordnet, deren Luftaustrittsöffnung nach unten in das offene obere Ende der Hohlwelle 52 gerichtet ist, so daß impulsartig aus der Düse 62 austretende Druckluft oder kontinuierlich in die Düse 62 zugeführte Gebläseluft in den Luftkanal 58 der Hohlwelle 52 gelenkt wird. Von dort aus strömt die Spülluft in das Spülluftrohr 50, das auf seinem vertikalen Teilstück 54 mehrere Reihen von versetzt angeordneten horizontalen oder schräg nach unten weisenden Luftaustrittsöffnungen 64 in Form von Bohrungen oder Schlitzen aufweist (Fig. 3).

Die Drehwelle 52 ist in einem über der oberhalb der Reinluftaustrittsöffnung der Filterpatrone 28 angeordneten ortsfesten Korb 66 an zwei in vertikalem Abstand angeordneten Stellen in einem Drehlager 68, 70 drehbar gelagert, wobei das obere (68) der beiden Drehlager 68, 70 als Axial/Radiallager ausgebildet ist, das die Drehwelle 52 mit der Spüleinrichtung 44 und der Auffangeinrichtung 46 trägt. Der Korb 66 stützt sich auf einer in das Tauchrohr 16 des Zyklons 2 eingeschweißten horizontalen Trennwand 56 ab, die einen Vorbeitritt von staubbelasteter Luft an der Filterpatrone 28 verhindert.

Zwischen dem trichterförmig erweiterten oberen Ende der Drehwelle 52 und dem Axial/Radiallager 68 ist auf der Drehwelle 52 ein Antriebsritzel 72 drehfest angebracht, das von einem elektrisch angetriebenen Schrittmotor 74 über einen Riementrieb 76 schrittweise gedreht wird. An Stelle des Schrittmotors 74 kann auch ein Druckluftschwenkzylinder vorgesehen sein, der die Drehwelle 52 über ein Schaltwerk schrittweise um vorbestimmte Drehwinkel dreht.

Das untere Ende der Drehwelle 52 steht durch die Öffnung 42 im Boden 36 der Filterpatrone 28 nach unten über und ist entweder massiv ausgebildet oder durch eine kleine Trennwand verschlossen, so daß durch die Welle 52 hindurch kein Luftaustausch zwischen der Staubluftseite und der Reinluftseite möglich ist. Auf das überstehende untere Ende der Drehwelle 52 ist eine Buchse 76 aufgeschoben, die beispielsweise mittels einer Nut- und Gleitfederverbindung (nicht dargestellt) drehfest mit der Drehwelle 52 verbunden ist. Das aus dem unteren Ende der Buchse 76 ragende Stirnende der Drehwelle 52 ist mit einem Außengewinde 78 versehen, auf das eine Gewindekappe 80 aufgeschraubt wird, bis die Buchse 76 bzw. eine an deren oberem Ende angebrachte Drehdichtung 82 gegen den Boden 36 der Filterpatrone 28 anschlägt und die Filterpatrone 28 mit dem oberen Ringflansch 38 gegen die Unterseite der Trennwand 56 gedrückt wird. Dadurch wird die Buchse 76 axial unverschiebbar festgehalten, während gleichzeitig die Drehdichtung 82 und ein zwischen dem Ringflansch 38 und der Trennwand 68 angeordneter Dichtring 84 für eine Abdichtung zwischen der Staubluftseite und der Reinluftseite sorgen. Die gegen den Boden 36 anliegende Drehdichtung 82 mit kleinem Durchmesser ist so ausgebildet, daß sie unter Abdichtung der Öffnung 42 eine Drehung der Drehwelle 52 und der Buchse 76 in Bezug zur Patrone 28 gestattet.

Die Auffangeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem außerhalb der Filterpatrone 28 und innerhalb des Tauchrohr 16 axial angeordneten vertikalen Auffangrohr 86. Das Auffangrohr 86 wird von zwei radial über die Buchse 76 überstehenden Auslegern 88 getragen, die starr an einem Abfuhrrohr 90 befestigt sind, das mit dem unteren Ende des Auffangrohrs 86 verbunden ist und sich von dort aus schräg nach unten zur Achse 24 erstreckt. Auf das untere Ende des Abfuhrrohrs 90 ist ein flexibler Schlauch 92 aufgesteckt, dessen unteres Ende (nicht dargestellt) knapp über dem Produktaustrags innerhalb des Sammelbehälters des Gehäuseunterteils 14 mündet.

Die Einlaßöffnung 48 des langgestreckten zylindrischen Auffangrohrs 86 ist schlitzförmig ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Länge der Patrone 28, wobei sie im wesentlichen in derselben Vertikalebene wie die Luftaustrittsöffnungen 64 des Spülluftrohrs 50 angeordnet ist, so daß sich die Luftaustrittsöffnungen 64 und die Einlaßöffnung 48 auf entgegengesetzten Seiten des Filtermaterials 32 in geringem Abstand gegenüberliegen. Zwischen den entgegengesetzten Seitenrändern 94 der Einlaßöffnung 48 und der Filterpatrone 28 sind zwei in Richtung der Einlaßöffnung 48 konvergierende vertikale Leitbleche 96 angebracht, die starr mit dem Auffangrohr 84 verbunden sind und dazu dienen, die zusammen mit den mitgerissenen Feststoffpartikeln in die Einlaßöffnung 48 eintretende Spülluft zu beschleunigen. Schräge Bleche 98 am oberen bzw. am unteren Ende des Auffangrohrs 84 dienen ebenfalls dazu, die Spülluft in die Einlaßöffnung 48 zu lenken.

Im Unterschied dazu weist das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zwei Spülluftrohre 50 und zwei Auffangrohre 86 auf, die jeweils diametral angeordnet sind, um die Auswuchtung der Drehwelle 52 zu verbessern. Die mit den Auffangrohren 84 verbundenen schrägen Abfuhrrohre 90 münden dort auf der Achse 24 in ein vertikales Fallrohr 100, das entlang der Achse 24 nach unten bis in die Nähe des Produktaustrags führt.

Claims (22)

1. Produktabscheider zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom, mit einem Gehäuse, mindestens einer im Gehäuse angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Filterpatrone mit einem vom Gasstrom durchströmten Filtermaterial, sowie einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des Filtermaterials auf einem Teil des Umfangs der Filterpatrone mit Spülluft im Gegenstrom, wobei die Reinigungsvorrichtung mindestens eine Spüleinrichtung zum Beaufschlagen des Umfangsteils mit Spülluft und mindestens eine Auffangeinrichtung zum Auffangen abgereinigter Feststoffpartikel umfaßt, die jeweils mindestens eine als Austrittsöffnung für die Spülluft bzw. als Einlaßöffnung für die Spülluft und die von dieser mitgeführten abgereinigten Feststoffpartikel dienende Öffnung aufweisen, wobei sich die Öffnungen entlang des zu reinigenden Umfangsteils der Filterpatrone auf entgegengesetzten Seiten des Filtermaterials gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) und die Auffangeinrichtung (46) synchron zueinander um eine vertikale Längsachse (24) der ortsfest in das Gehäuse (4) eingesetzten Filterpatrone (28) drehbar sind.

2. Produktabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) und die Auffangeinrichtung (46) einen gemeinsamen Antrieb (74) aufweisen.

3. Produktabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (74) reinluftseitig angeordnet ist.

4. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) und die Auffangeinrichtung (46) schrittweise drehbar sind.

5. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) und die Auffangeinrichtung (46) drehfest miteinander verbunden sind.

6. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) und die Auffangeinrichtung (46) lösbar miteinander verbunden sind.

7. Produktabscheider nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) und die Auffangeinrichtung (46) durch eine Öffnung (42) in einem Boden (36) der Filterpatrone (28) hindurch miteinander verbunden sind.

8. Produktabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (42) beim Verbinden der Auffangeinrichtung (46) mit der Spüleinrichtung (44) abgedichtet wird.

9. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verbinden der Auffangeinrichtung (46) mit der Spüleinrichtung (44) ein ringförmiger Spalt zwischen einem oberen Stirnende (38) der Filterpatrone (28) und einer gegenüberliegenden Anlagefläche (56) des Gehäuses (4) durch Anpressen der Filterpatrone (28) gegen die Anlagefläche (56) abgedichtet wird.

10. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spüleinrichtung (44) und die Auffangeinrichtung (46) parallel zueinander entlang der Filterpatrone (28) nach unten erstrecken.

11. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangeinrichtung (46) an ihrem unteren Ende in einen schräg nach unten in Richtung der Längsachse (24) führenden Abfuhrkanal (90) mündet.

12. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) mit Druckluft aus einer Druckluftquelle beaufschlagbar ist.

13. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (44) mit einem Teil des gereinigten Gasstroms beaufschlagbar ist.

14. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangeinrichtung (46) eine einzige schlitzförmige Einlaßöffnung (48) aufweist, die sich entlang der gesamten Länge der Filterpatrone (28) erstreckt.

15. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangeinrichtung (46) mehrere entlang der Filterpatrone (28) übereinander angeordnete trichterförmige Einlaßöffnungen aufweist.

16. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen unterhalb der Filterpatrone (28) im Gehäuse (6) angeordneten Sammelbehälter für abgeschiedene und abgereinigte Feststoffpartikel.

17. Produktabscheider nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen am unteren Ende des Sammelbehälters angeordneten Produktaustrag.

18. Produktabscheider nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein unteres Ende des Abfuhrkanals (90) oberhalb des Produktaustrags in den Sammelbehälter mündet.

19. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom nach dem Eintritt in das Gehäuse (4) umgelenkt wird.

20. Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Strömungsquerschnitt des Gasstroms nach dem Eintritt in das Gehäuse (4) erweitert.

21. Zyklon mit einem in seinem Tauchrohr angeordneten Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 20.

22. Mobiler Staubsauger mit einem Produktabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 20.