DE69314189T2

DE69314189T2 - Filterkonstruktion

Info

Publication number: DE69314189T2
Application number: DE69314189T
Authority: DE
Inventors: Jukka Kousa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2013-06-16
Also published as: DE69314189D1; EP0703817A1; EP0703817B1; WO1994028995A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterkonstruktion gemäß der Einleitung aus Anspruch 1.
In den verschiedensten Industriezweigen werden pulverförmige und körnige Substanzen vorwiegend mit Hilfe eines Trägergases, wie z.B. Luft, transportiert. Die Masse wird bei vergleichsweise hoher Geschwindigkeit, zwischen 5 und 40 m/s, befördert, wobei der Gasgehalt des Gemisches, das bewegt wird, recht niedrig gehalten werden kann und die Masse effizient transportiert wird. Am Ende des Transports werden die Masse und das Transportgas voneinander getrennt, und zwar mittels einer Filtereinrichtung, bei der das Gas durch den Filter strömt, während die Masse beispielsweise in einem Behälter unter dem Filter, z.B. ein Speichersilo, verbleibt.
Da bei jedem Zwischenspeicherbehälter eine Filterkonstruktion benötigt wird, gehen die Bemühungen dahin, die Filter, wenngleich sie bereits klein sind, so klein und platzsparend wie überhaupt möglich zu gestalten. Allerdings wird die Filtration um so effektiver, je größer die Fläche ist, welche das Gas durchquert, ohne dabei Masse hindurchzulassen. Deshalb wird eine große Zahl eng benachbarter Filterelemente verwendet, z.B. aus Gewebe, die immer wieder zum Reinigen ausgeschüttelt werden. Wegen der engen Zwischenräume setzen sich jedoch die Filter zu, da die Masse, die transportiert wird, zusammen mit dem Transportgas bei der hohen Transportgeschwindigkeit direkt vom Einlaßkanal in die Nähe der Filterflächen gelangt, was in der Nähe der Filterflächen und in den engen Zwischenräumen ein starkes Stauben und Verwirbeln der Masse hervorruft. Zudem wird durch die Wirbel oft Masse nach oben in die Filter geschleudert, die sich bereits in dem Speicherbehälter abgesetzt hatte, wodurch die Filter häufiger gereinigt werden müssen. Ein weiteres Ergebnis der starken Verwirbeung ist das ungleichmäßige Füllen der Speicherbehälter, weshalb ihr Fassungsvermögen nicht in jedem Fall voll ausgenutzt werden kann.
Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen. Speziell besteht das Ziel der Erfindung in der Offenbarung einer neuartigen Filterkonstruktion, bei der der Massestrom weitgehend gerade vom Einlaßkanal zum Speicherbehälter verlaufen kann, so daß er nicht die engbeabstandeten Strukturen des Filters verstopfen kann.
Hinsichtlich der Merkmale, die für die Erfindung wesentlich sind, wird auf Anspruch 1 Bezug genommen.
In den nachgeordneten Ansprüchen wird auf bevorzugte Merkmale eingegangen. Die erfindungsgemäße Filterkonstruktion zum Trennen von Masse, die transportiert wird, von dem sie transportierenden Gas umfaßt einen Einlaßkanal, einen Gasaustrittskanal und einen Filter, der in dem Gasstrom zwischen den Kanälen angeordnet ist, und eine Vortrennkammer mit einem Strömungsquerschnitt, der wesentlich größer ist als der des Einlaßkanals, und in die hinein sich der Einlaßkanal öffnet. Erfindungsgemäß bilden der Filter und die Vortrennkammer zusammen eine aufrechtstehende, ineinander verschachtelte Struktur, in der um die röhrenförmige Vortrennkammer herum ein aufrechtstehender ringförmiger Filter vorhanden ist, wobei sich der Einlaßkanal im Bereich des oberen Teils des Filters in die Vortrennkammer öffnet, wobei die Vortrennkammer in der Nähe des unteren Endes des Filters endet und sich dort öffnet, so daß die Masse und das Gas in der Vortrennkammer auf die Höhe des Ausgangs- bzw. Unterendes des Filters nach unten strömen können, um sich dort in einen im wesentlichen nach unten gerichteten Massestrom und einen Gasstrom zu teilen, der durch den Filter nach oben geleitet werden kann.
Da die Vortrennkammer dicht am unteren Ende des Filters endet, wird das Gemisch, das von der Vortrennkammer nach unten geströmt ist, zweigeteilt, wobei sich die transportierte Masse weiter nach unten in den Speicherbereich bewegt und das Transportgas nach oben zurückkehrt und durch den Filter nach außen gelangt. Dadurch bilden die Vortrennkammer und der Filter eine ineinander verschachtelte, kompakte Konstruktion, die platzsparend und mühelos an jeder erforderlichen Stelle angebracht werden kann. Wenn dabei der kreisförmige Filter vorteilhafterweise die Vortrennkammer einschließt, d.h. wenn beide in bezug auf ihre gemeinsame vertikale Mittelachse konzentrisch und symmetrisch sind, verteilen sich die Ströme von der Vortrennkammer gleichmäßig über den gesamten Bereich der Filteroberflächen. Daneben erreicht man damit einen gleichmäßigen Massestrom in die Mitte des Speicherbereiches hinein, wodurch dieses Volumen beim Einfüllen vollständig ausgenutzt werden kann.
Zweckmäßigerweise wird ein Vortrennzyklon in der Vortrennkammer vorgesehen, mit dem der Einlaßkanal tangential verbunden wird, so daß sich der Masse- und der Gasstrom aufgrund der gewaltigen Strömung stark drehen und die so entstandene Fliehkraft die Masse und das Gas voneinander trennt. Dadurch strömt ein Großteil der Masse ruhig durch den Zyklon in den Speicherbehälter hinein, während sich das Gas durch die Filter aus dem System herausbewegt.
In der Filterkonstruktion können verschiedene Arten von Filtern eingesetzt werden, die an sich aus verschiedenen Verbindungen bekannt sind. Beispielsweise kann es sich dabei um mehrere röhrenförmige Filterkassetten, plattenartige Filterkonstruktionen oder gasdurchlässige Oberflächen handeln, die unterschiedlich angeordnet sein können und den Durchtritt von pulverförmigen oder körnigen Massen verhindern.
Günstig ist es, wenn die Vortrennkammer in der Mitte des Filters höher ist als die Filter selbst, wodurch der Einlaßkanal oberhalb der Filter mit der Vortrennkammer in Verbindung steht. Vorstellbar ist auch, daß die Vortrennkammer und die Filter gleich hoch sind, so daß der Einlaßkanal durch den oberen Teil der Filter hindurch zur Vortrennkammer verläuft. Dadurch kann die Gesamthöhe der Filtervorrichtung minimiert werden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Filterkonstruktion gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, daß die Masse beim Transport weder Staub aufwirbelt, noch Wirbel erzeugt und die Filteroberfläche nicht im gleichen Maße wie bei bisherigen Filterkonstruktionen verschmutzt. Somit arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung sicherer und effizienter, sie hat eine längere Lebensdauer und erfordert einen geringeren Wartungsaufwand. Mit ihrer Hilfe wird zudem das Aufsteigen von Masse aus dem Speichersib zurück zum Filter verhindert und das Füllen des Speicherbehälters bis zum vollen Fassungsvermögen ermöglicht. Desweiteren kann mit der Erfindung ein überaus kleiner und kompakter Filter gebaut werden, der sich an engen und schwer zugänglichen Stellen oben auf Speichersilos und dergleichen anbringen läßt, wodurch sich die erforderliche Höhe vorhandener Schutzbauten verringert.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben, wobei Fig. 1 teilweise in Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Filterkonstruktion und Fig. 2 teilweise in Schnittdarstellung eine andere erfindungsgemäße Filterkonstruktion zeigt.
Bei der Ausführungsform aus Fig. 1 befindet sich die Filterkonstruktion oberhalb des Behälters 9, in den die Masse befördert werden soll. Die Filterkonstruktion umfaßt einen Einlaßkanal 1, der in den oberen Teil der Filterkonstruktion mündet, wo sie in die aufrechtstehende, röhrenförmige Vortrennkammer 4 übergeht, deren Strömungsquerschnitt wesentlich größer als der des Einlaßkanals 1 ist.
Um die Vortrennkammer 4 herum befindet sich ein Zwischenraum mit ringförmigem Querschnitt, in den mehrere röhrenformige Filterkassetten 3 eingebracht wurden. Auf ihrer Unterseite, d.h. am Ausgangsende 8 des Filters, sind sie offen, und am oberen Ende der Filterkonstruktion bilden sie zusammen den Austrittskanal 2.
Die Filterkonstruktion aus Fig. 1 funktioniert wie folgt: Durch den Einlaßkanal 1 wird ein Gas/Masse-Gemisch, das transportiert werden soll, mit hoher Geschwindigkeit eingeblasen. Als Transportgas dient gewöhnlich Luft. Das Gemisch wird in die Vortrennkammer 4 abgegeben, und weil der Strömungsquerschnitt der Vortrennkammer erheblich größer als der des Einlaßkanals ist, verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches beträchtlich. Da sich der Einlaßkanal weitgehend im rechten Winkel in das obere Ende der Vortrennkammer 4 öffnet, bewegt sich das Strömungsgemisch bei hoher Geschwindigkeit nicht nach unten: nach dem Aufprall auf die Kammerwand verwirbelt es und kommt am oberen Ende der Kammer zur Ruhe.
Dadurch werden die Masse, die befördert wird, und die sie transportierende Luft in der Vortrennkammer 4, die hauptsächlich wegen der Gravitation nach unten strömen, beruhigt und abwärts bewegt. Am unteren Ende der Vortrennkammer strömt der größere Teil der Masse weiter in die gleiche Richtung bis in den Behälter 9, während nur ein geringer Teil der Masse zusammen mit der Luftströmung zum Ausgangsende 8 des Filters und dann zu den Filtern 3 gelangt. Da die Filter 3 ausschließlich Luft durchlassen, tritt die Luft, die als Träger diente, durch den Austrittskanal 2 aus, während die Masse, die mit ihr einherging, in den Filtern 3 zurückgehalten wird, aus denen sie immer wieder mittels bekannter Vorrichtungen und Verfahren, die hier nicht näher beschrieben werden, nach unten in den Behälter 9 hinein geschüttelt werden kann.
In Fig. 2 ist eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, die bis auf einen Vortrennzyklon 5, der zur Vortrennkammer 4 hinzugefügt wurde, mit der Ausführungsform aus Fig. 1 identisch ist.
Der Vortrennzyklon 5 besteht aus einer röhrenförmigen Kostruktion, die weitgehend genauso hoch wie die Vortrennkammer 4 ist und einen zylindrischen Oberteil 10 und einen sich konisch nach unten verjüngenden Unterteil 11 hat. Zudem wurde am oberen Rand des zylindrischen Oberteils ein nach innen reichender Führungskegel 12 und ein Innenzylinder 13 angebracht, wobei sich letzterer vom unteren Rand des Führungskegels nach unten erstreckt. Dadurch wird ein Zwischenraum 6 zwischen dem zylindrischen Oberteil 10 und dem Innenzylinder 13 begrenzt, wobei der Einlaßkanal 1 tangential in diesen Zwischenraum mündet. Zudem wird ein Strömungskanal 7 zwischen der Kammerhülse 4 und der Hülse des Vortrennzyklons 5 gebildet.
Die Filterkonstruktion aus Fig. 2 funktioniert wie folgt: Wenn das Masse/Luft- Gemisch mit hoher Geschwindigkeit aus dem Einlaßkanal 1 in den ringförmigen Zwischenraum eingeleitet wird, rotiert das Gemisch im Zwischenraum und beginnt gleichzeitig infolge der Schwerkraft abzusinken. Durch die Fiiehkraft werden die Masse und die Luft weitgehend voneinander getrennt, d.h. die dichter an der Hülse befindliche Masse sinkt ab, und die Luft in der Mitte des Trennzyklons kann ungehindert nach oben in den Innenzylinder 13 strömen. Während also die Masse frei und ruhig nach unten durch den konischen Unterteil 11 in den Behälter 9 gelangt, strömt die Luft, die als Trägerfluid diente, durch den innenzylinder 13 und den Führungskegel 12 und anschließend den Strömungskanal 7 entlang nach unten bis zum Ausgangsende 8 des Filters. Hier kann die Luftströmung ungehindert seitlich in die Filter 3 gelangen, während die Masse durch die Mitte der Luftströmung nach unten in den Behälter 9 sinkt. Somit werden Querströmungen des Masse- und des Luftstromes am unteren Ende des Filters vermieden, die auftreten würden, wenn Masse und Luft in einem Zyklon zusammen nach unten strömen würden.
Zwar wurde vorstehend die Erfindung anhand von Beispielen und mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, doch sind zugleich andere erfindungsgemäße Ausführungsformen im Schutzumfang der Ansprüche möglich.

Claims

1. Filterkonstruktion zum Trennen von Masse, die transportiert wird, von dem sie transportierenden Gas, wobei die Filterkonstruktion umfaßt:

- einen Einlaßkanal (1),

- einen Gasaustrittskanal (2) und

- einen Filter (3), der in dem Gasstrom zwischen den Kanälen angeordnet ist, und

- eine Vortrennkammer (4) mit einem Strömungsquerschnitt, der wesentlich größer ist als der des Einlaßkanals, und in die hinein sich der Einlaßkanal öffnet,

dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (3) und die Vortrennkammer (4) zusammen eine aufrechtstehende, ineinander verschachtelte Struktur bilden, in der um die röhrenförmige Vortrennkammer herum ein aufrechtstehender ringförmiger Filter vorhanden ist, dessen Unterseite (8) offen ist und dessen oberes Ende mit dem Austrittskanal in Verbindung steht, wobei sich der Einlaßkanal (1) im Bereich des oberen Teils des Filters in die Vortrennkammer öffnet, wobei die Vortrennkammer in der Nähe des unteren Endes (8) des Filters endet und sich dort öffnet, so daß die Masse und das Gas in der Vortrennkammer auf die Höhe des Ausgangs- bzw. Unterendes (8) des Filters nach unten strömen können, um sich dort in einen im wesentlichen nach unten gerichteten Massestrom und einen Gasstrom zu teilen, der durch den Filter nach oben geleitet werden kann.

2. Filterkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (1) oberhalb des Filters (3) in das obere Ende der Vortrennkammer (4) übergeht.

3. Filterkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (1) im oberen Teil des Filters (3) in die Vortrennkammer (4) übergeht und durch den durch den Filter begrenzten Raum verläuft.

4. Filterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrennkammer (4) einen Vortrennzyklon (5) umfaßt, in den hinein sich der Einlaßkanal (1) tangential öffnet.

5. Filterkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortrennzyklon (5) einen ringförmigen Zwischenraum (6) umfaßt, in den hinein sich der Einlaßkanal (1) öffnet, so daß die Masse nach unten strömen kann und das Gas durch den Zwischenraum strömen kann, ohne mit dem Massestrom in Kontakt zu kommen.

6. Filterkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrennkammer (4) außerhalb des Vortrennzyklons (5) einen Strömungskanal (7) umfaßt, in dem das vorgereinigte Gas zum Ausgangsende (8) des Filters nach unten strömen kann.

7. Filterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (3) durch eine aus einem Stück bestehende Filterhülse gebildet wird.

8. Filterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (3) aus einer Vielzahl separater und nebeneinander angeordneter Filtereinsätze besteht.