DE69715560T2

DE69715560T2 - Zyklon-Staubsammelvorrichtung

Info

Publication number: DE69715560T2
Application number: DE69715560T
Authority: DE
Inventors: Takao Kawasaki; Susumu Minakawa
Original assignee: Japan Nuclear Cycle Development Institute
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: RU2137530C1; KR100233891B1; JPH10137528A; CN1061566C; KR19980042308A; JP3108639B2; EP0841095A2; US5948127A; EP0841095A3; CN1185999A; EP0841095B1; CA2220262C; DE69715560D1; CA2220262A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Zyklon-Staubsammelvorrichtung, die geeignet ist zum Rückspülen von Filtern, die im Inneren eines Zyklonkörpers vorgesehen sind, unabhängig voneinander, und zum effizienten Sammeln und Rückgewinnen von Staub (feines Pulver, das ein zu sammelnder Gegenstand ist). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine kompakt strukturierte Zyklon-Staubsammelvorrichtung, in der ein Zyklonkörper und eine Filterrückspüleinheit vereint sind. Obwohl die Verwendung dieser Zyklon-Staubsammelvorrichtung nicht speziell beschränkt ist, wird sie nutzvollerweise in einem schon vorhandenen Handschuhkasten zum Sammeln und Wiedergewinnen von Staub aus Nuklearbrennstoffsubstanz vorgesehen, was beispielsweise in einem Nuklearbrennstoffpelletherstellungsprozess darin ausgeführt wird.
Es ist bekannt, dass eine Zyklon-Staubsammelvorrichtung und eine Staubsammelvorrichtung mit einem Filterbeutel, die hauptsächlich zum Sammeln von in einem Gas enthaltenem Staub verwendeten Geräte sind. Diese beiden Arten von Staubsammelvorrichtungen weisen jedoch Vorteile und Nachteile auf. Der erstere ist sehr einfach konstruiert, weist aber eine sehr geringe Staubsammeleffizienz auf. Der letztere weist eine hohe Staubsammeleffizienz auf, hat aber eine komplizierte Konstruktion und erfordert, dass Filter ersetzt werden und die Filter weisen eine geringe Lebensdauer auf. Unter den Umständen einer Zyklon-Staubsammelvorrichtung mit einer Vielzahl von zylindrischen Filtern im Inneren eines Gehäuses einer Staubsammelvorrichtung, in dem ein Zyklon verwendet wird, wurde eine Staubsammelvorrichtung für eine Nuklearbrennstoffsubstanz entwickelt, die in einem Nuklearbrennstoffpelletherstellungsschritt verwendet wird.
Ein Beispiel herkömmlicher Zyklon-Staubsammelvorrichtungen (siehe z. B. EP-A-182000) ist in Fig. 5 gezeigt. Das Innere eines Zyklonkörpers 100 ist durch ein Trennelement 104 in einen oberen Raum 106 und einen unteren Raum 108 geteilt, das mit einer Vielzahl von zylindrischen Filtern 102 versehen ist, eine Ansaugöffnung 110 ist so vorgesehen, dass sie mit dem unteren Raum 108 in Verbindung steht, eine gemeinsame Auslassöffnung 112 ist so vorgesehen, dass sie mit dem oberen Raum in Verbindung 106 steht, ein Auffangbehälter 114 für gesammelten Staub ist am unteren Ende des Zyklonkörpers befestigt und ein Austragsgebläse (nicht gezeigt) ist mit der Auslassöffnung 112 des Zyklonkörpers 100 verbunden. Jeder der zylindrischen Filter 102 ist mit einem Rückspülmechanismus versehen. Jeder Rückspülmechanismus ist durch Befestigen einer Rückspüldüse 116 in einer Position im oberen Raum und in einem Abstand von einem oberen Teil des entsprechenden zylindrischen Filters befestigt und verbindet einen Druckluftschlauch 120 mit einem elektromagnetischen Schaltventil 118 mit der Rückspüldüse 116.
Wenn ein staubhaltiges Gas von der Ansaugöffnung in den Zyklonkörper einer solchen Zyklon-Staubsammelvorrichtung strömt, strömt das Gas nach unten, wenn es entlang der zylindrischen Innenwandoberfläche rotiert, und der Staub strömt bedingt durch eine darauf ausgeübte Zentrifugalkraft zur Wand und wird vom Gas getrennt. In der Zwischenzeit wird das Gas von der Auslassöffnung durch die Filter ausgetragen. Obwohl feiner Staub, der im Zyklonkörper nicht abgetrennt werden konnte, mit dem Gas strömt, wird er durch die zylindrischen Filter abgetrennt und entfernt, wenn das Gas hindurchströmt.
Wenn die Filter eine lange Zeit benutzt worden sind, tritt bedingt durch den darauf abgelagerten feinen Staub eine Verstopfung auf. Dies bewirkt einen Anstieg des Druckabfalls, so dass es schwierig wird, das Gas aus der Zyklon- Staubsammelvorrichtung auszutragen. In einem solchen Fall wird Druckluft aus den Rückspüldüsen zu den Filtern ausgestoßen, wodurch ein Rückspülvorgang zum Abschütteln des auf den Filtern abgelagerten Feinstaubs durchgeführt wird.
In der Zyklon-Staubsammelvorrichtung einer solchen Konstruktion wird ein Teil der von den Rückspüldüsen ausgestoßenen Druckluft selbst während des Rückspülvorgangs aus der Auslassöffnung abgeführt. Deshalb nimmt die Rückspüleffizienz ab und es ist schwierig, Filter ausreichend rückzuspülen und es dauert lange, den Rückspülvorgang durchzuführen. Dies bewirkt, dass die Staubrückgewinnungseffizienz abnimmt.
US-A-5,178,652 offenbart einen Wirbelbettapparat, der eine zum Reinigen der Filterkartusche vorgesehene Position aufweist. Diese Position wird durch ein entsprechendes unteres Dichtelement erhalten, das zuerst in seinen Ventilsitz eingesetzt wird, um die entsprechende Filterkartusche von der Sammelkammer zu trennen. Anschließend wird das entsprechende obere Dichtelement von seinem Ventilsitz abgehoben, so dass frische Prozessluft von der Verteilkammer in die entsprechende Filterkartusche strömen kann.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben früher als Technik zum Lösen dieser Probleme eine Struktur einer Zyklon-Staubsammelvorrichtung vorgeschlagen (japanische Offenlegungsschrift Nr. 8-309133/1996), die durch Verbinden der oberen Enden zylindrischer Filter mit ihren entsprechenden Verbindungsrohren ausgebildet ist, wobei ein Ende von jedem mit einem Druckluftrückspülrohr über ein elektromagnetisches Dreiwegeverteilerventil verbunden ist, und das andere Ende von jedem mit einer Rohr verbunden ist, das mit einem Gasauslassgebläse in Verbindung steht. Bei dieser Staubsammelvorrichtung werden das Rückspülen der Filter und das Ablassen von Gas durch die elektromagnetischen Dreiwegeverteilerventile umgeschaltet. Insbesondere ist das Gasauslasssystem geschlossen und vom Gasablassgebläse abgekoppelt und die Zufuhr von Rückspüldruckluft ist während des Gasablassens gestoppt.
In einer solchen Struktur ist das untere Ende jedes Verbindungsrohrs, aus dem Rückspülluft ausgestoßen wird, direkt mit dem oberen Ende des entsprechenden Filters vereint, so dass die Rückspüleffizienz hoch wird und ein kurzer effizienter Rückspülvorgang möglich gemacht ist. Dies ermöglicht, dass die Lebensdauer der Filter verlängert und die Staubrückgewinnungseffizienz verbessert wird.
Die Konstruktion eines Kopfteils mit den Staubsammelrohren und elektromagnetischen Dreiwegeverteilerventilen in einem oberen Teil des Zyklonkörpers wird jedoch kompliziert und vergrößert. In neuinstallierten Anlagen kann ein notwendiger Raum für die Installation einer Zyklon-Staubsammelvorrichtung in einem Handschuhkasten in der Planungsstufe berücksichtigt werden. Bei einem vorhandenen Handschuhkasten ist nur ein freier Platz von ungefähr 0,5 m³ verfügbar, so dass eine solche Staubsammelvorrichtung nicht darin installiert werden kann. Wenn die Anlage ohne darin eingesetzte Staubsammelvorrichtung betrieben wird, verteilt sich der während des Vorgangs produzierte Staub im Handschuhkasten und Arbeiter müssen eine Reinigung von Hand vornehmen, wobei sie jedes Mal, wenn ein Vorgang beendet ist, Bürsten verwenden, so dass viel Zeit und viele Arbeiter erforderlich sind, um einen Reinigungsvorgang durchzuführen. Es wurde deshalb gefordert, dass eine Staubsammelvorrichtung entwickelt wird, die so kleine Abmessungen aufweist, dass die Staubsammelvorrichtung selbst in einen vorhandenen Handschuhkasten installiert werden kann, mit gebündelten Staubsammelrohren und mit so einfacher Konstruktion, dass die Staubsammelvorrichtung leicht zusammengebaut werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Zyklon-Staubsammelvorrichtung zur Verfügung zu stellen, derart dass die Staubsammel- und -rückgewinnungseffizienz, ohne Frage, hoch ist, die Rückspüleffizienz der darin eingesetzten Filter hoch ist, folglich ausreichende Rückspülung in kurzer Zeit vorgenommen werden kann, die Lebensdauer der Filter lang ist und die Zyklon- Staubsammelvorrichtung leicht in einen vorhandenen Handschuhkasten installiert werden kann, indem die Größe verringert und die Struktur vereinfacht ist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Zyklon-Staubsammelvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, ein erforderliches Maß an Ansaugleistung zu sichern, indem selbst ein miniaturisiertes Gebläse verwendet ist, wobei die Abmessungen und das Gewicht das Systems als Ganzes reduziert sind und es leicht zusammenzubauen ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Zyklon-Staubsammelvorrichtung zur Verfügung zu stellen, umfassend:
einen Zyklonkörper mit einem oberen Deckel und einem Staubauffangbehälter, der am unteren Ende des Zyklonkörpers befestigt ist;
eine im Inneren des Zyklonkörpers positionierte Trennwand, um das Innere in einen oberen Raum und einen unteren Raum zu unterteilen;
eine Vielzahl von zylindrischen Filtern, die vom Trennelement herunterhängen;
eine im Zyklonkörper vorgesehene Saugöffnung, die mit dem unteren Raum in Verbindung steht;
eine im Zyklonkörper vorgesehene Auslassöffnung, die mit dem oberen Raum in Verbindung steht;
ein mit der Auslassöffnung verbundenes Auslassgebläse;
eine Vielzahl von Rückspülabsperrventilen, die in der Lage sind, die oberen Endteile der zylindrischen Filter zu öffnen bzw. zu schließen;
eine Vielzahl von in den jeweiligen Rückspülabsperrventilen angeordneten Rückspüldüsen;
eine Vielzahl von Absperrventilantriebsmechanismen, die geeignet sind, die Rückspülabsperrventile zu öffnen bzw. zu schließen;
eine Vielzahl von mit den jeweiligen Rückspüldüsen verbundenen Druckluftschläuchen, um Rückspüldruckluft zuzuführen; und
eine Vielzahl von Rückspülelektromagnetventilen zum Steuern der Zufuhr bzw. Unterbrechung der Rückspüldruckluft zu den Druckluftschläuchen, dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der Absperrventilantriebsmechanismen einen Druckluftzylinder umfasst, der luftdicht am oberen Deckel des Zyklonkörpers angebracht ist und einen Kolben, der in dem Zylinder vertikal verschiebbar ist, indem selektiv Druckluft in den Zylinder zugeführt wird, wobei der Druckluftzylinder mit einem Druckluftrohr verbunden ist, das mit einem Elektromagnetventil zum Steuern der Zufuhr von Druckluft zu dem Zylinder versehen ist und das entsprechende Rückspülabsperrventil an einem unteren Ende des Kolbens vorgesehen ist,
worin die entsprechenden zylindrischen Filter durch Zuführen von Druckluft zu den Filtern über die Druckluftschläuche unabhängig rückgespült werden können, während die oberen Endteile der zylindrischen Filter durch die Absperrventile geschlossen sind.
Das Auslassgebläse umfasst bevorzugt eine Vielzahl von miniaturisierten Gebläsen, die in Serienverbindung oder Serien- und Parallelverbindung sind, um ein gewünschtes Maß an Staubsammelkapazität aufzuzeigen. Jeder der Filter ist gebildet aus einer Kombination eines zylindrischen Filterkörpers aus rostfreiem Stahl und einem Feinfilterbeutel, der den Filterkörper umschließt, wodurch der auf den Filtern abgelagerte feine Staub durch die Druckluft und die Verformung der Filterbeutel während eines Rückspülvorgangs entfernt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt eine Schnittansicht dar, die eine Ausführungsform einer Zyklon- Staubsammelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 stellt eine Ansicht dar, die im Detail wesentliche Teile der Zyklon- Staubsammelvorrichtung zeigt.
Fig. 3 stellt eine Vorderansicht dar, die den Zustand von in Serie kombinierten Gebläsen zeigt.
Fig. 4 stellt ein erläuterndes Diagramm dar, das die Staubsammelleistung von Systemen zeigt, die mit unterschiedlich verbundenen Gebläsen versehen sind.
Fig. 5 stellt eine erläuternde Ansicht dar, die ein Beispiel einer herkömmlichen Zyklon-Staubsammelvorrichtung zeigt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 stellt ein schematisches Konstruktionsdiagramm der Zyklon-Staubsammelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Ein Zyklonkörper ist ausgebildet durch miteinander Kombinieren eines zylindrischen oberen Gehäuses 10 und eines unteren Gehäuses 12 in Form eines umgekehrten Kegels und Bedecken des oberen Endes des oberen Gehäuses 10 mit einem Deckel 14. Das Innere des Zyklonkörpers ist (in dieser Ausführungsform in einem Zwischenteil des oberen Gehäuses 10) durch ein Trennelement 16 in einen oberen Raum 18 und einen unteren Raum 20 unterteilt. Ein innerer Zylinder 22 ist konzentrisch zum oberen Gehäuse 10 vom Trennelement 16 abgehängt. Die Seitenwand des oberen Gehäuses 10 ist mit einer Ansaugöffnung 24 versehen, die mit dem unteren Raum 20 in Verbindung steht. Die Position, in der die Ansaugöffnung 24 befestigt ist, liegt in dem Bereich, in dem der innere Zylinder 22 sich vertikal erstreckt. Die Seitenwand des oberen Gehäuses 10 ist mit einer gemeinsamen (einzigen) Auslassöffnung 26 versehen, die mit dem oberen Raum 18 in Verbindung steht. Ein Auffangbehälter 28 für gesammelten Staub ist am unteren Ende des unteren Gehäuses 12 befestigt und ein Auslassgebläse (nicht gezeigt) ist mit der Auslassöffnung 26 gekoppelt.
Das Trennelement 16 mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen (in dieser Ausführungsform drei Öffnungen), Ventilsitze 30 für Absperrventile sind auf Umfangsteilen dieser Öffnungen befestigt und zylindrische Filter 32 sind von den Ventilsitzen 30 abgehängt. Jeder der zylindrischen Filter 32 umfasst eine Kombination aus einem Metallfilterkörper 34 und einem Filterbeutel 36, der den Filterkörper umschließt. Der oben genannte innere Zylinder 22 ist so ausgebildet, dass er alle zylindrischen Filter 32 umgibt und sich tiefer als die unteren Enden der zylindrischen Filter 32 erstreckt, d. h. der innere Zylinder 22 ist so ausgelegt, dass die Ansaugluft nicht direkt zu den Filtern strömt.
Über den Ventilsitzen 30 sind Rückspülabsperrventile 38 positioniert, die darin Rückspüldüsen 37 enthalten, und die Absperrventile 38 sind mit Absperrventilantriebsmechanismen verbunden, die Druckluftzylinder 40 umfassen und vertikal bewegt werden, wodurch die oberen Endteile der zylindrischen Filter 32 geöffnet und geschlossen werden können. Jedes Absperrventil 38 ist auf einer unteren Fläche einer ihrer Ventilscheiben mit einer Dichtung versehen, so dass das Absperrventil zusammen mit dem Ventilsitz 30 abdichten kann. Flexible Druckluftschläuche 42 sind so mit den Absperrventilen 38 verbunden, dass die Schläuche mit den Rückspüldüsen 37 in Verbindung stehen. Es sind Rückspülelektromagnetventile 44 zum Steuern der Zufuhr und des Unterbrechens der Rückspüldruckluft zu den Druckluftschläuchen 42 vorgesehen. Es sind mit Elektromagnetventilen 46 versehene Druckluftrohre 48 auch mit den Druckluftzylindern 40 verbunden.
Bei einem normalen Staubsammelvorgang werden durch die Druckluftzylinder 40 alle Absperrventile 38 von den Ventilsitzen 30 abgehoben, um die oberen Enden der zylindrischen Filter 32 zu öffnen (Fig. 1 zeigt den mittleren und linken zylindrischen Filter geöffnet und den rechten Filter geschlossen). Das den zu sammelnden und zurückzugewinnenden Staub enthaltende Gas wird durch den Betrieb des Auslassgebläses angesaugt und tritt in des Innere des Zyklonkörpers über die Ansaugöffnung 24 ein. Wenn das staubhaltige Gas durch die Ansaugöffnung 24 in den Teil des Inneren des unteren Raums 20 strömt, der zwischen dem oberen Gehäuse 10 und dem inneren Zylinder 22 liegt, strömt es nach unten wenn es im zylindrischen Teil des unteren Raums rotiert. Während dieser Zeit, wirkt eine Zentrifugalkraft auf den Staub, die bewirkt, dass dieser sich zur Wand bewegt, so dass der Staub von dem Gas getrennt wird. Der abgetrennte Staub fällt entlang der Seitenwände des unteren Gehäuses 12 und wird in dem Auffangbehälter 28 für gesammelten Staub gesammelt und zurückgewonnen. In der Zwischenzeit läuft das Gas durch die zylindrischen Filter 32 und strömt in den oberen Raum 18. Der feine Staub, der nicht im Zyklonkörper abgetrennt werden kann, wird auf den zylindrischen Filtern 32 abgeschieden (speziell den Filterbeuteln 36 auf der Außenseite der Filterkörper), während das Gas durch die Filter läuft und auf diese Weise entfernt. Das in den oberen Raum 18 strömende Gas wird vom Auslassgebläse durch die Auslassöffnung 26 abgelassen.
Nachdem die zylindrischen Filter 32 über einen langen Zeitraum verwendet wurden, ist feiner Staub darauf abgeschieden (speziell auf den Außenseitenfilterbeuteln 36) und verstopft die Filter. Folglich steigt der Druckabfall und das Auslassen von Gas wird unmöglich, so dass der Staub vom Zyklon nicht gesammelt und wiedergewonnen werden kann. Deshalb wird ein Rückspülen der zylindrischen Filter 32 vorgenommen. Das Rückspülen der Filter kann eins nach dem anderen vorgenommen werden. Selbstverständlich können alle Filter auf einmal rückgespült werden. Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Filter, d. h. den rechten Filter, der einer Rückspülung unterzogen wird. Beim Rückspülvorgang wird ein Absperrventil 38, das dem entsprechenden zylindrischen Filter 32 gegenüber steht, durch den entsprechenden Druckluftzylinder 40 in Druckkontakt mit dem entsprechenden Ventilsitz 30 gebracht, um das obere Ende des Filters 32 zu schließen. Das entsprechende Rückspülelektromagnetventil 44 wird dann geöffnet, um Druckluft aus der entsprechenden Rückspüldüse 37 auszustoßen. Folglich wird der auf dem zylindrischen Filter 32 abgelagerte feine Staub (speziell dem Außenseitenfilterbeutel 36) abgeschüttelt und in dem Auffangbehälter 28 für gesammelten Staub gewonnen.
Selbst während ein zylindrischer Filter Rückspülung erfährt, kann ein Staubsammel-Wiedergewinnungsvorgang unter Verwendung der anderen Filter ausgeführt werden. Die kontinuierliche Staubsammlung und das Entfernen des feinen Staubs können nämlich gleichzeitig ausgeführt werden, indem das Rückspülen der Filter einzeln durchgeführt wird.
Wesentliche Teile einer Ausführungsform der Zyklon-Staubsammelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 2 sind ein zylindrischer Filter, das entsprechende Absperrventil und der entsprechende Antriebsmechanismus gezeigt, worin Fig. 2A eine normale Staubsammlung und Fig. 2B eine Filterrückspülung zeigt. Eine Basiskonstruktion eines Zyklonkörpers kann in Fig. 1 gezeigt werden. Es sind drei Ventilsitze 70 für dieselbe Anzahl von Absperrventilen auf verteilte Weise in regelmäßigen Intervallen auf demselben Kreis der scheibenartigen Trennwand 56 angeordnet, die das Innere des Zyklonkörpers in einen oberen Raum 58 und einen unteren Raum 60 teilt. Jeder Ventilsitz 70 umfasst einen zylindrischen Teil und einen auf einem unteren Ende des zylindrischen Teils vorgesehenen Flanschteil. Ein zylindrischer Filter 72 hängt vom Ventilsitz 70 herab, durch eine in der Trennwand 56 ausgebildete Öffnung eingesetzt, und an der Trennwand 56 platziert und befestigt, wobei der Filter mit dem Flanschteil des Ventilsitzes 70 in Kontakt steht. Der zylindrische Filter umfasst eine Kombination aus einem Filterkörper 74 mit Filternetz aus rostfreiem Stahl und einem Filterbeutel (Handelsname: Goatex Membrane Filter Bag hergestellt von der Japan Goatex Co., Ltd.) 76, der den Filterkörper umschließt. Der zylindrische Filter weist eine Struktur einer umgekehrten U-Form auf, in der der Filter so gefaltet ist, dass er eine Doppelstruktur bildet, um die Oberflächenausdehnung zu erhöhen. Der Filterkörper 74 mit Filternetz aus rostfreiem Stahl funktioniert als Auffangelement, wenn der Filterbeutel 76 zerreißt und weist einen Formerhaltungseffekt auf, durch den der Filterbeutel 76 in einer bestimmten Form gehalten wird.
Über jedem Ventilsitz 70 ist ein Rückspülabsperrventil 78 mit einer Rückspüldüse 77 versehen positioniert und in der Lage, den oberen Endteil des entsprechenden zylindrischen Filters 72 zu öffnen und zu schließen, und dieses Absperrventil 78 wird durch einen Druckluftzylinder 80 vertikal verschoben, der als Absperrventilantriebsmechanismus dient, d. h. das Absperrventil löst sich und kommt in Druckkontakt mit dem Ventilsitz 70, was ermöglicht, dass der Filter geöffnet und geschlossen wird. Das Absperrventil 78 umfasst ein schalenförmiges Element aus Synthesekautschuk, in dessen unterem Ende eines inneren Teils eine Rückspüldüse 77 angeordnet ist. Das Absperrventil 78 ist mit seinem oberen Ende an einer Ventilbasis 79 befestigt, die am unteren Ende eines Kolbens 81 des Druckluftzylinders 80 befestigt ist. Die Ventilbasis 79 weist an ihrem unteren Teil eine hohle Struktur auf und steht mit ihrem unteren Ende mit der Rückspüldüse 77 in Verbindung, ein flexibler Schlauch 82 ist mit der Seitenwand der Ventilbasis verbunden und die durch diesen Schlauch strömende Druckluft wird aus der Rückspüldüse 77 ausgestoßen. Der Druckluftschlauch 82 ist an seinem Zwischenteil mit einem Rückspülelektromagnetventil versehen (Bezugszeichen 44 in Fig. 1), um die Zufuhr und Unterbrechung der Rückspüldruckluft zur Rückspüldüse 77 zu steuern.
Der Absperrventilantriebsmechanismus umfasst den Druckluftzylinder 80, der luftdicht auf einem Deckel 54 angebracht ist, der den Zyklonkörper bildet. Druckluftrohre, die Elektromagnetventile tragen, (Bezugszeichen 48 in Fig. 1) sind mit oberen und unteren Druckluftzufuhröffnungen 83a, 83b des Druckluftzylinders 80 verbunden.
Wie oben angegeben zeigt Fig. 2A einen Staubsammelvorgang unter Verwendung eines Zyklons. Die Ventilbasis 79 wird durch Zufuhr von Druckluft durch die untere Druckluftzufuhröffnung 83b in den Druckluftzylinder 80 nach oben bewegt. Folglich verlässt das an der Ventilbasis 79 befestigte Absperrventil 78 den Ventilsitz 70 und ein Durchtritt für das Gas, das durch den zylindrischen Filter 72 strömen soll, wird auf diese Weise ausgebildet. Dementsprechend wird das Sammeln und Zurückgewinnen von Staub unter Verwendung einer Wirkung des Zyklons durch Ausstoßen des Gases durch das Auslassgebläse ausgeführt, wobei die Teile in diesem Zustand gehalten werden.
Fig. 2B zeigt einen Rückspülvorgang für zylindrische Filter. Wenn Druckluft durch die obere Druckluftzufuhröffnung 83a in den Druckluftzylinder 80 zugeführt wird, bewegt sich die Ventilbasis 79 nach unten. Folglich wird das an der Ventilbasis befestigte Absperrventil 78 mit dem Ventilsitz 70 in Druckkontakt gebracht, um das obere Ende des zylindrischen Filters 72 abzudichten, so dass ein Gasdrucktritt abgesperrt wird, der sich von dem unteren Raum 60 zum oberen Raum 58 durch den zylindrischen Filter 72 erstreckt. Wenn Druckluft dann durch den Druckluftschlauch 82 durch Öffnen des elektromagnetischen Rückspülventils (Bezugszeichen 44 in Fig. 1) zur Ventilbasis 79 zugeführt wird, läuft sie durch das Innere der Ventilbasis 79 und wird von der Rückspüldüse 77 nach unten ausgestoßen. Als Folge davon wird der auf dem äußeren Filterbeutel 76 abgelagerte feine Staub abgeschüttelt. Das schalenförmige Gummiabsperrventil 78 ist so ausgelegt, dass es mit dem Ventilsitz 70 bei der Zufuhr von Druckluft in festen Druckkontakt gebracht wird, um zu verhindern, dass Druckluft aus diesem Kontaktteil entweicht.
Der ganze Staubkollektor gemäß der vorliegenden Erfindung kann miniaturisiert werden, da es möglich ist, einen Kopfteil und einen Zyklonkörper in einen Körper miteinander zu vereinen und die Staubsammelrohre zu bündeln. Die weitere Miniaturisierung des ganzen Systems ist möglich durch Verbessern des Auslassgebläses, das für das System wesentlich ist. Das in einer gewöhnlichen Zyklon-Staubsammelvorrichtung verwendete Auslassgebläse umfasst ein Spezialgebläse von beträchtlich hohem Gewicht (über 100 kg), um den Druckverlust zu unterdrücken, der den Filtern und Rohren im Staubsammelkörper zugeschrieben wird. Wenn ein solches Auslassgebläse in einem vorhandenen Handschuhkasten installiert wird, werden ein Einsiegelvorgang (ein Vorgang zum Versiegeln eines außerhalb des Handschuhkastens platzierten Objekts in einen Vinylbeutel, der am Handschuhkasten befestigt ist, durch Verschweißen und dann Einsetzen des erhaltenen Objekts in den Handschuhkasten) und die Zusammenbauarbeit sehr schwierig. Deshalb ist die Staubsammelvorrichtung so ausgebildet, dass ein gewünschtes Maß an Staubsammelkapazität durch Serienverbindung oder Serien- und Parallelverbindung einer Vielzahl von miniaturisierten Gebläsen gezeigt wird.
In einem in Fig. 3 gezeigten Beispiel sind zwei miniaturisierte Gebläse 90a, 90b in Serie verbunden. Diese Beispiel verwendet eine zweistufige Struktur, in der ein miniaturisiertes Gebläse 90a auf einer Basis 91 angebracht ist, vier Stege 92 sind auf dieser Basis 91 vorgesehen und auf den Streben ist das andere miniaturisierte Gebläse 90b abgestützt. Eine Auslassöffnung des einen miniaturisierten Gebläses 90a und eine Ansaugöffnung des anderen 90b sind durch ein Rohr 93 zusammengefügt. Eine Ansaugöffnung 94 des miniaturisierten Gebläses 90a ist über ein Rohr mit dem Zyklonkörper verbunden, um ein Gas hindurch zu saugen, und das Gas wird aus einer Auslassöffnung 95 des miniaturisierten Gebläses 90b abgegeben. In diesem System können die miniaturisierten Gebläse 90a, 90b wie sie sind durch einen Einsiegelungsvorgang in einen Handschuhkasten getragen werden, so dass die Zusammenbauarbeit auch sehr leicht durchgeführt werden kann. Wenn zwei solche Gebläse in Serie verbunden sind, kann der für den Zyklonauslassvorgang benötigte Vakuumdruck gesichert werden. In der Praxis ist es bevorzugt, einen Vorfilter und einen Strömungsmesser (beide nicht gezeigt) in einem Auslassrohr zwischen dem Zyklonkörper und dem Gebläsesystem einzubringen. Der Grad der Verstopfung der Filter und der Zeitpunkt, zu dem der Rückspülvorgang ausgeführt werden sollten, können durch den Strömungsmesser akkurat beurteilt werden.
Die Staubsammelleistungen des Gebläsesystems gemäß der verschiedenen Arten von Gebläseverbindungen sind in Fig. 4 gezeigt. Eine gepunktete Linie stellt die Leistung eines Gebläsesystems mit einem einzigen miniaturisierten Gebläse dar, eine durchgezogene Linie stellt die Leistung eines Gebläsesystems mit zwei in Serie verbundenen miniaturisierten Gebläsen dar und eine unterbrochene Linie die Leistung eines Gebläsesystems mit vier in Serie und parallel verbundenen miniaturisierten Gebläsen (zwei Paare aus zwei in Serie verbundenen Gebläsen sind parallel verbunden). Diese miniaturisierten Gebläse werden für eine industrielle Reinigungsmaschine verwendet und weisen beispielsweise eine Größe von ungefähr 280 mm · 280 mm x490 mm auf, ein Gewicht von ungefähr 12 kg und eine Kapazität zur Ausbildung eines Vakuumdrucks von ungefähr 2000 mmH&sub2;O. Die oben beschriebene Ausführungsform der Zyklon-Staubsammelvorrichtung weist einen Druckabfall von insgesamt ungefähr 2000 mmH&sub2;O auf, bedingt durch das Vorsehen der Filter und Rohre, so dass die Gasansaugung nicht von einem miniaturisierten Gebläse ausgeführt werden kann. Wenn zwei miniaturisierte Gebläse in Serie verbunden sind, wie in Fig. 3 gezeigt, können bis zu ungefähr 4000 mmH&sub2;O Gas angesaugt werden, und die Miniaturisierung eines Auslassgebläsesystems kann erhalten werden. Wenn die Gasströmungsrate ungenügend ist, wird ein Gebläsesystem eingesetzt, bei dem eine Vielzahl von Anordnungen von in Serie verbundenen miniaturisierten Gebläsen parallel verbunden sind, d. h. ein Gebläsesystem, das in Serie und parallel verbunden miniaturisierte Gebläse umfasst, wodurch eine erforderliche Gasmenge gesichert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wie sie oben beschrieben ist, ist ein Filterrückspülmechanismus im Inneren des Zyklonkörpers eingebracht und mit anderen Teilen darin vereint und Staubsammelrohre sind gebündelt. Deshalb kann die Vereinfachung der Konstruktion und Reduzierung der Abmessungen der Staubsammelvorrichtung als Ganzes erreicht werden, bedingt durch eine Verringerung der Anzahl der Teile. Dies ermöglicht, dass die Staubsammelvorrichtung nicht nur in einem neuen Handschuhkasten installiert werden kann, sondern auch in einem vorhandenen Handschuhkasten. Selbstverständlich wird es möglich, die Effizienz der Staubsammlung und -rückgewinnung und die Effizienz des Rückspülens der Filter, die im Zyklonkörper eingebracht sind, ausreichend zu erhöhen und die Lebensdauer der Filter zu verlängern.
Wenn ein Auslassgebläsesystem mit in Serie verbundenen oder in Serie und parallel verbundenen miniaturisierten leichtgewichtigen Gebläsen in der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, kann eine erforderliche Saugkapazität gesichert werden und die Abmessungen und das Gewicht des Systems als Ganzes kann reduziert werden. Außerdem kann die Arbeit zum Einbringen des Systems, beispielsweise in einen Handschuhkasten, leicht ausgeführt werden.

Claims

1. Zyklon-Staubsammelvorrichtung umfassend:

einen Zyklonkörper mit einem oberen Deckel (54) und einem Staubauffangbehälter (28), der am unteren Ende des Zyklonkörpers befestigt ist;

eine im Inneren des Zyklonkörpers positionierte Trennwand (16), um das Innere in einen oberen Raum (18) und einen unteren Raum (20) zu unterteilen;

eine Vielzahl von zylindrischen Filtern (32), die vom Trennelement (16) herunterhängen;

eine im Zyklonkörper vorgesehene Saugöffnung (24), die mit dem unteren Raum in Verbindung steht;

eine im Zyklonkörper vorgesehene Auslassöffnung (26), die mit dem oberen Raum in Verbindung steht;

ein mit der Auslassöffnung verbundenes Auslassgebläse;

eine Vielzahl von Rückspülabsperrventilen (38), die in der Lage sind, die oberen Endteile der zylindrischen Filter zu öffnen bzw. zu schliessen;

eine Vielzahl von in den jeweiligen Rückspülabsperrventilen angeordneten Rückspüldüsen (37);

eine Vielzahl von Absperrventilantriebsmechanismen (40), die geeignet sind, die Rückspülabsperrventile zu öffnen bzw. zu schliessen;

eine Vielzahl von mit den jeweiligen Rückspüldüsen verbundenen Druckluftschläuchen (42), um Rückspüldruckluft zuzuführen; und

eine Vielzahl von Rückspülelektromagnetventilen (44) zum Steuern der Zufuhr bzw. Unterbrechung der Rückspüldruckluft zu den Druckluftschläuchen, dadurch gekennzeichnet, dass

jeder der Absperrventilantriebsmechanismen einen Druckluftzylinder (80) umfasst, der luftdicht am oberen Deckel (54) des Zyklonkörpers angebracht ist und einen Kolben (81), der in dem Zylinder vertikal verschiebbar ist, indem selektiv Druckluft in den Zylinder zugeführt wird, wobei der Druckluftzylinder (80) mit einem Druckluftrohr (48) verbunden ist, das mit einem Elektromagnetventil (46) zum Steuern der Zufuhr von Druckluft zu dem Zylinder versehen ist und das entsprechende Rückspülabsperrventil (38) an einem unteren Ende des Kolbens (81) vorgesehen ist,

worin die entsprechenden zylindrischen Filter (32) durch Zuführen von Druckluft zu den Filtern über die Druckluftschläuche (42) unabhängig rückgespült werden können, während die oberen Endteile der zylindrischen Filter durch die Absperrventile (38) geschlossen sind.

2. Zyklon-Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Auslassgebläse eine Vielzahl von miniaturisierten Gebläsen umfasst, die in Serienverbindung oder Serien- und Parallelverbindung sind, um ein gewünschtes Maß an Staubsammelkapazität zur Verfügung zu stellen.

3. Zyklon-Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der zylindrische Filter einen zylindrischen Filterkörper (34) aus rostfreiem Stahl aufweist und einen Feinfilterbeutel (36), der den Filterkörper umschliesst.

4. Zyklon-Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner umfassend einen inneren Zylinder, der vom Trennelement herunterhängt, wobei der innere Zylinder 22 so ausgebildet ist, dass er alle zylindrischen Filter (32) umgibt und sich über die unteren Enden der zylindrischen Filter erstreckt.