DE3412000C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1. Diese Filteranordnung ist insbe­ sondere für eine pneumatische Mischvorrichtung für Schüttgüter geeignet.

Bei pneumatischen Mischvorrichtungen für Schüttgüter werden diese mittels eines Gasstrahls homogenisiert und vermischt. Derartige Mischvorrichtungen müssen daher mit wirksamen Filteranordnungen versehen sein. Bekannt ist für diesen Zweck die Verwendung von Kerzen- und Papierfaltenfiltern. Derartige Filter haben sich unter den Belastungen des Mischens und Rückspülens als nicht ausreichend beständig erwiesen. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei Papierfiltern das Mischgut sich zwischen den einzelnen Lamellen des ge­ falteten Papierfilters festsetzt, so daß ein Druckverlust am Filter auftritt. Dies hat zur Folge, daß das Rück­ spülen vorzeitig eingeleitet und die Filter daher unnötig hohen Belastungen ausgesetzt werden. Dies führt letztendlich dazu, daß die Filter häufig gewechselt werden müssen, was stets eine unerwünschte Produktionsunterbrechung bedingt.

Die US-PS 40 73 632 beschreibt eine Filteranordnung mit Filterschläuchen, die in einer Lochplatte hängen. In der Lochbohrung sind auch Venturidüsen befestigt, die in das Innere der Filterschläuche ragen. Um die Filterschläuche zu reinigen, sind Rückspüldüsen vorgesehen, die koaxial und oberhalb der Lochplatte im Abstand zu den Venturi­ düsen angeordnet sind.

Die DE-OS 20 31 011 beschreibt eine Vorrichtung zur Reinigung von Staubabscheidefiltern, wie Schlauchfilter. Diese Vor­ richtung umfaßt Injektor-Düsen, die mit Druckluft betrieben werden. Die Injektor-Düsen sind im Abstand von dem offenen Ende der Filterelemente angeordnet. Der aus den Düsen aus­ tretende Luftstrom wird zum Rückspülen direkt in die Filter­ elemente geleitet.

Die DE-OS 15 07 839 betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Reinigen von Filtern, wie beispielsweise Schlauchfiltern. Zu diesem Zweck ist ein Gasbeschleunigungsrohr vorgesehen, das oberhalb des offenen Endes von Filterschläuchen angeordnet ist. Die Innenfläche des Rohres bildet einen Kanal, dessen Innendurchmesser sich beginnend von dem einen offenen Ende kontinuierlich verringert und dann allmählich sich linear bis zu einem Punkt in der Nähe der anderen Öffnung des Rohres vergrößert und sich schließlich von diesem Punkt stark ver­ breitert. Das Spülgas wird in dem Gasbeschleunigungsrohr auf Ultraschallgeschwindigkeit beschleunigt. Nach dem Aus­ tritt aus dem Rohr wird das Spülgas direkt in die Filter­ schläuche geleitet.

Auch bei diesen Vorrichtungen des Standes der Technik werden die Filterschläuche beim Rückspülen stark beansprucht, so daß häufig eine Stillegung der Anlage erforderlich wird, um schadhafte Filterschläuche auszuwechseln.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filteranordnung zur Verfügung zu stellen, die möglichst schonend be­ trieben werden kann, so daß lange Standzeiten der Filter­ anordnung ermöglicht werden, und die eine einfache Befestigung der Schlauchfilter erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die Venturidüse wird das ausströmende Spülgas in dem sich verengenden Düsenabschnitt zunehmend beschleunigt. An der sich er­ weiternden Düsenöffnung wird die Geschwindigkeit des Spül­ gases dann in Druck zur Reinigung der Filterschläuche im Gegenstrom umgesetzt. Durch die Rückspüldüsen wird das Spülgas so gebündelt, daß eine bessere Druckverteilung im Schlauchfilter erzielt wird. Dadurch wird die Befestigung des Schlauchfilters an seinem oberen Ende entlastet und eine Beschädigung der Filtertücher durch eine ungleich­ mäßige Druckverteilung, insbesondere bei der Wechselbe­ lastung durch einen gepulsten Rückspülgasstrom, vermieden. Hinzu kommt, daß aufgrund des gebündelten Spülgases die Rückspüldüsen im Abstand von der Öffnung der Venturidüsen angeordnet werden können, so daß die Venturidüsen mit einem zylindrischeh Oberteil versehen werden können, an dem die Schlauchfilter befestigt werden können.

Beim Durchströmen des sich allmählich erweiternden Düsen­ abschnittes der Venturidüse wird, wie erwähnt, das Spülgas zunehmend be­ schleunigt. In Verbindung mit dem aus der Rückspüldüse gebündelt austretenden Spülgasstrom und dem kurzen Einlauf­ abschnitt der Venturidüse wird auf diese Weise eine starke Verwirbelung des Spülgases und gleichzeitig eine starke Geschwindigkeitsabnahme und ein hoher Druckanstieg erzielt. Dies führt zu einer besonders intensiven Reinigung des Filtermediums im Gegenstrom durch das Rückspülgas. Während des Filterbetriebs durchströmt das Reingas die Venturidüsen in umgekehrter Richtung. Dies führt zu einem nur geringen Druckverlust.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß an der Lochplatte ein äußeres Stützgestell für die Schlauchfilter befestigt ist, das von der Loch­ platte herabhängt und die unteren Enden der Schlauch­ filter umgreift.

Das äußere Stützgestell für die Schlauchfilter ermöglicht, in vorteilhafter Weise sicherzustellen, daß die Schlauchfilter sowohl bei der Reinigung mit einem pulsierenden Spülgasstrom als auch z. B. beim Mischen mit einem pulsierenden und rotierenden Mischgasstrom in einer pneumatischem Mischvorrichtung im wesentlichen in ihrer vertikal hängenden Lage ver­ bleiben, so daß mechanische Beschädigungen, insbeson­ dere des Filtermediums, vermieden werden und die Stand­ zeit des Schlauchfilters zusätzlich erhöht wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Stützgestell an seinem unteren, die Schlauchfilterenden umfassenden Ende aus mehreren in einer Ebene angeordneten Ringen be­ steht, die fest miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß einerseits jedes einzelne Schlauchfilter für sich in Abstand von den benachbar­ ten Schlauchfiltern gehalten wird und daß das Stütz­ gestell selbst wegen der miteinander fest verbundenen Ringe eine höhere Festigkeit erhält. Insbesondere heben sich Kräfte einer Wirbelströmung auf das Stützgestell, die auf entgegengesetzte radiale Bereiche der Schlauch­ filtereinheit einwirken, gegenseitig auf. Die in den Halterungen ruhiggestellten Schlauchfilter können nur noch eine geringe Schwenkbewegung ausführen, wodurch die Möglichkeit einer mechanischen Beschädigung des Schlauchfilters stark reduziert wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine pneumatische Mischvorrichtung mi-t einer erfindungsgemäßen Filteranordnung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1, der die gegenseitige Anordnung der Rückspüldüse und der Filterdüse zeigt,

Fig. 3 die Rückspüldüse in drei Ansichten,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Stütz­ gestells und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Stütz­ gestells von unten.

Die pneumatische Mischvorrichtung besteht aus einem zylindrischen Behälter (1) stehender Anordnung mit koni­ schem Auslaufboden (2). Im untersten Bereich des Auslauf­ bodens (2) befindet sich ein Kranz von Düsen (3) ein­ schließlich Zuführleitungen und Absperrorganen für das Mischgas. Das Mischgas wird über eine Pumpe (4) und einen Druckbehälter (5) den Düsen (3) zugeführt. Der obere Teil des zylindrischen Behälters (1) wird von einem abnehm­ baren Mischerdeckel (6) abgeschlossen. Der Mischerdeckel 6 weist eine oder mehrere Einlaßöffnungen (7) mit pneu­ matisch betätigtem Verschluß auf, über die ein unter Druck stehendes Spülgas für eine Filtereinrichtung (8) in den oberen Teil des zylindrischen Behälters 1 einleit­ bar ist. Vom Mischerdeckel (6) steht außerdem ein koaxial zum Behälter (1) angeordneter Stutzen (9) für die Abluft nach außen ab.

Der Behälter (1) weist in der Auflageebene des Mischer­ deckels (6) eine Lochplatte (10) auf mit insgesamt neunzehn Lochbohrungen 11, die mit Abstand voneinander symmetrisch und in der Form eines Sechsecks angeordnet sind, wobei eine Kante des Sechsecks aus drei in einer Linie liegenden Lochbohrungen (11) gebildet ist, und die durch die Ecken gehenden Diagonalen aus fünf in einer Linie liegenden Lochbohrungen (11) gebildet sind. Die Lochplatte (10) trennt einen unteren Mischbereich (12) im Behälter (1) von einem oberen Reingasbereich (13) unter dem Mischerdeckel (6) dicht ab.

An der Lochplatte (10) ist in jeder Lochbohrung (11) eine Venturidüse (14) vom Reingasbereich (13) nach unten in den Mischbereich (12) hängend auf der Oberseite der Loch­ platte (10) befestigt. Hierzu weist die Venturidüse (14) an ihrem einen Ende einen Flansch (15) mit insgesamt acht umfangsmäßig gleichmäßig verteilten Bohrungen auf, durch die die Venturidüse (14) fest mit der Lochplatte (10) verschraubt werden kann. Zwischen dem Flansch (15) der Venturidüse (14) und der Lochplatte (1) ist eine Ring­ dichtung (16) angeordnet. An dem dem Flansch (15) abge­ wandten Ende der Venturidüse (14) befindet sich ein ab­ gerundet konischer Einlaufabschnitt (17), der bis zum engsten Düsenquerschnitt reicht. Nach dem engsten Querschnitt erweitert sich die Venturidüse (14) all­ mählich in einem Düsenabschnitt (18), der an seinem Ende in einen zylindrischen, mit dem Flansch (15) endenden Düsenabschnitt (19) mündet.

Der hohlzylindrische Düsenabschnitt (19) ist mit einer äußeren Ringnut (20) versehen, die eine O-Ring-Dichtung aufnehmen kann oder in die eine entsprechende Ausneh­ mung eines inneren Stützgestells (21) eines Schlauch­ filters (22) einrasten kann. Dabei wird ein an sich be­ kanntes Stützgestell (21) in Form eines Innengerüstes auf­ den zylindrischen Düsenabschnitt (19) aufgeschoben. Über das innere Stützgestell (21) kann dann ein Filtermedium (34) übergestülpt werden, das am oberen Ende des Stütz­ gestells (21) in Höhe des hohlzylindrischen Düsenab­ schnitts (19) mit einer Schlauchschelle (33) gemeinsam mit dem Stützgestell (21) gegen den zylindrischen Düsenab­ schnitt (18) festgeklemmt wird.

Koaxial zu den Venturidüsen (14) und mit axialem Abstand nach oben sind jeweils Spülgasstutzen (23) im Reingas­ bereich (13) angeordnet, die von horizontal verlaufenden mit der Einlaßöffnung (7) verbundenen Druckleitungen (24) abstehen. Die Spülgasstutzen (23) weisen an ihren Enden jeweils eine Rückspüldüse (25) auf, die in den Spülgas­ stutzen (23) eingeschraubt ist und die zwei zueinander entgegengesetzte, sich erweiterende Düsenabschnitte (26), (27) und einen zwischen diesen angeordneten geraden Düsen­ kanal (28) aufweisen. Die Rückspüldüse (25) weist in ihrem mittleren Bereich auf ihrer Mantelfläche einen Ring­ flansch (29) auf, bis zu dem von einem Ende der Rück­ spüldüse (25) ein Außengewinde (30) reicht. Das Außenge­ winde (30) der Rückspüldüse (25) dient zum Einschrauben der Rückspüldüse (25) in ein entsprechendes Innengewinde (31) des Spülgasstutzens (23). Auf der dem Außengewinde (30) abgewandten Seite der Rückspüldüse (25) sind zwei zu­ einander parallele Flächen (32) auf entgegengesetzten Seiten in den Außenmantel der Rückspüldüse eingefräst, um die Rückspüldüse (25) mit einem Maulschlüssel ein­ schrauben zu können.

An der Lochplatte (10) ist außer den Venturidüsen (14) ein äußeres Stützgestell (35) über insgesamt drei Stangen (36) befestigt, die parallel zu den Schlauchfiltern (22) am äußeren Rand der Filtereinheiten (8) herabhängen. An den drei Stützstangen (36) sind an deren unteren Enden ins­ gesamt neunzehn Ringe (37), entsprechend den neunzehn Schlauchfiltern (22), untereinander fest verbunden, z. B. verschweißt, in einer Ebene angeordnet. Die Anordnung der Ringe (37) entspricht der Anordnung der Lochbohrungen (11) in der Lochplatte (10), wobei die Lochbohrungen und die Ringe (37) konzentrisch zueinander sind. Die drei Stangen (36) sind vorzugsweise an drei Ecken des von den Ringen (37) gebildeten Sechsecks mit gleichem Abstand voneinander angeordnet und fest mit den Ringen ver­ bunden. Die Stangen (36) sind ferner kürzer als die Schlauchfilter (22), so daß jeder einzelne Ring (37) je­ weils einen Schlauchfilter (22) an seinem unteren Ende umfaßt. Dabei wird jedes Schlauchfilter (22) in einem einheitlichen definierten Abstand von den benachbarten Schlauchfiltern gehalten. Die Ringe (37) sind aus einem Stangenmaterial mit rundem Querschnitt, so daß selbst bei starken Verwirbelungen im Mischraum (12) die auf den inneren Stützgestellen (21) aufgespannten Filtermedien (34) nicht beschädigt werden können. Zum Wechseln des Fil­ termediums (34) muß lediglich die Schlauchschelle (33) unterhalb der Lochplatte (10) in Höhe des zylindrischen Düsenabschnitts (19) gelöst werden. Dabei kann das äußere Stützgestell (35) an der Lochplatte 10 montiert bleiben.

Das Filtermedium besteht vorzugsweise aus einem Poly­ estergewebe bzw. einem Baumwollpolyamidgewebe. Diese Gewebe weisen eine hohe Reißfestigkeit auf und gewähr­ leisten aufgrund eines geringen Durchströmungswider­ standes einen geringen Druckverlust am Filter.

Die beschriebene Vorrichtung dient dazu, feinkörniges Schüttgut, z. B. ein Pulver, insbesondere bei unter­ schiedlichen Korngrößen oder unterschiedlichen Pul­ verstoffen zu mischen und zu homogenisieren. Zum Mischen der Schüttgüter werden diese in dem Behälter über entsprechende pneumatisch betätigte (nicht dar­ gestellte) Einlaufverschlüsse eingefüllt. Der Mischraum 12 kann je nach Gashaltevermögen des Schüttgutes ca. zu 60 bis 70% gefüllt werden. Nach Befüllung wird der Mischvorgang durch eine automatisch arbeitende elektro-pneumatische Steuerung eingeleitet. Dabei ge­ langt das Mischgas, das in dem Druckbehälter (5) verdich­ tet und gespeichert ist, über eine Absperreinrichtung, z. B. einen Kugelhahn und mehrere Düsen (3) in den Misch­ raum (12) des Behälters (1). Die zum Mischen erforderliche Strömungsturbulenz wird durch impulsartiges Einblasen des Mischgases über die Düsen (3) erreicht, wobei am Außenmantel des Behälters (1) ein spiralig aufsteigen­ der Wirbel nämlich eine Wirbelquelle, und im inneren Teil ein gegenlaufender absteigender Wirbel, nämlich eine Wirbelsenke, entsteht. Das intensive Mischen be­ ruht also auf das schlagartige völlige Durchwirbeln des gesamten Mischerinhaltes durch die impulsartigen Misch­ gasstrahlen. Das bis auf einen geringen Restdruck im Behälter (1) expandierende Mischgas entweicht bei fein­ körnigem Schüttgut über die Filtereinheiten (8) und den Stutzen (9) nach außen. Dabei wird das Schlauchfilter (22) von außen nach innen durchströmt, wobei sich das Schüttgut auf der glatten zylindrischen Außenfläche des Filtermediums abscheidet. Nach Durchströmen des Filter­ mediums gelangt der Gasstrom über die Venturidüse (14) in den Reingasbereich (13), wo er über den Stutzen (9) ent­ weichen kann.

Während des Filterns setzen sich feinste Partikel des Schüttgutes in den Poren des Filtermediums fest, so daß der Druckabfall am Filtermedium ansteigt. Erreicht die­ ser Druckabfall einen bestimmten Grenzwert, muß ein Rückspülvorgang eingeleitet werden, um die Durchlässig­ keit des Filtermediums wiederherzustellen. Dazu wird zunächst der Mischvorgang unterbrochen und der Misch­ gasstrom abgestellt. Dann wird über die Einlaßöffnung (7) pulsierend ein Rückspülgas eingeleitet, das über die Druckleitungen (24) an den Spülgasstutzen (23) über die Rückspüldüsen (25) austritt und eng gebündelt in die Ven­ turidüse (14) eingeblasen wird. Die Venturidüse (14) be­ schleunigt den Spülgasstrom bis zu ihrer engsten Quer­ schnittsstelle, wonach durch eine Erweiterung des Düsenquerschnitts eine Geschwindigkeits-Druck-Transfor­ mation stattfindet, so daß die Schlauchfilter mit hohem Druck im Gegenstrom pulsierend gereinigt werden, wobei die Filterporen freigeblasen werden. Die enge Bündelung des Rückspülstromes bewirkt eine gleichmäßige Druckver­ teilung im Inneren des Schlauchfilters (22). Aufgrund der mit Hilfe der Rückspüldüsen (25) und der Filterdüsen (14) optimierten Reinigung der Schlauchfilter (22) und auf­ grund der Verwendung von Baumwollpolyamid- bzw. Poly­ esterfiltermedien kann der Druck in der Mischvorrich­ tung während des Mischvorganges auf 0,05 bar bei un­ verändertem Mischgasvolumendurchsatz abgesenkt werden. Dabei beträgt die durchschnittliche Porengröße des 2 mm dicken Filtermediums 1 µm und das Porenvolumen des Fil­ termediums 83%.

Claims (3)

1. Filteranordnung, insbesondere für eine pneumatische Mischvorrichtung für Schüttgüter, mit einer Lochplatte, wobei in den Lochbohrungen Venturidüsen nach unten hängend und in Schlauchfilter ragend befestigt sind und die Venturidüsen einen allmähnlich sich in Richtung auf Rückspüldüsen erweiternden Düsenabschnitt aufweisen, wobei die Rückspüldüsen sich oberhalb der Lochplatte befinden und koaxial in die Öffnungen der Schlauchfilter weisen und über die Rückspülluft in die Schlauchfilter einleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der sich allmählich erweiternde Düsenabschnitt (18) durch einen hohlzylindrischen Abschnitt (19) verlängert ist, an dem die Schlauchfilter (22) befestigt sind und daß die Rückspüldüsen (25) zwei zueinander entgegengesetzt sich erweiternde Düsenabschnitte (26, 27) aufweisen.

2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lochplatte (10) ein äußeres Stützgestell (35) für die Schlauchfilter (22) befestigt ist, das von der Lochplatte (10) herabhängt und die unteren Enden der Schlauchfilter (22) umgreift.

3. Filteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützgestell (35) an seinem unteren die Schlauch­ filterenden umfassenden Ende aus mehreren in einer Ebene angeordneten Ringen (37) besteht, die fest miteinander verbunden sind.