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Fliehkraftfilter . . . . . . ~ . . . . .. . . . . . .
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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftfilter mit einem Filtergehäu
se.
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Die bekannten Fliehkraftfllter sind als Zyklon ausgebildet, das heißt,
der Luft- oder Gasstrom wird, nachdem er tangential in das Filtergehäuse eingeleitet
worden ist, in diesem auf einer kreis- oder wendelförmiaen Bahn gerührt, ehe er
in axialer Richtung aus dem Filtergehäuse wieder austritt. Während des Durchlaufs
durch die kreis- oder wendelförmige Bahn werden die im Luft- oder Gasstrom mitgeführten
Partikel radial nach außen zur Gehäusewand geschleudert und dadurch vom Gas oder
der Luft getrennt.
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Solche Fliehkraftfilter vermögen jedoch nur verhältnismäßig große
Partikel von dem sie mit sich führenden Luft-oder Gasstrom zu trennen. Sollen auch
sehr kleine Partikel ausgeschieden werden, so muß ein Plattenfilter oder dergleichen
nachgeschaltet werden. Solche Filter sind Jedoch relativ groß, was sowohl hinsichtlich
der Kosten als auch vor allem des Raumbedarfes nachteilig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Fliehkraftfilter zu
schaffen, das in der Lage ist, auch sehr kleine Partikel aus dem sie mit sich führenden
Medium auszuscheiden. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Filtergehäuse
eine drehbar gelagerte, angetriebene Trommel angeordnet ist, deren Mantelfläche
und/oder ewne Stirnfläche zumindest teilweise als Filterelement ausgebildet ist
und die an ihrer anderen Stirnfläche einen Auslaß besitzt, über den der Innenraum
der Trommel mit einem gegenüber dem einen Einlaß aufweisenden Raum zwischen dem
Filterelement und der Gehäusewand abgedichteten Auslaßraum ~ in Verbindung steht.
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Die Mindestgröße, die ein Partikel aufweisen muß, um von einem solchen
Filter noch ausgeschieden werden zu können, hängt wie bei einem Plattenfilter von
dem gewählten Filtermaterial ab. Wenn beispielsweise aus einem Luftstrom auch noch
sehr feiner Staub ausgefiltert werden soll, braucht deshalb für das Filterelement
nur ein Filtermaterial verwendet werden, das derartig kleine Partikel nicht mehr
durchläßt. Gegenüber einem Plattenfilter oder dergleichen bestehen Jedoch erhebliche
Vorteile, da sich die auf dem Filterelement ablagernden Partikel infolge der Rotation
der Trommel und der dadurch wirksamen Fliehkräfte wieder abgeschleudert werden.
Diese Selbstreinigung des Filters erhöht seine Leistung in Vergleich zu einem Filter
mit stillstehendem Filterelement ganz erheblich. ;tan kann deshalb dieselbe Filterleistung
mit einer viel kleineren Filterfläche erzielen oder mit derselben Fläche des Filter
elements eine wesentlich höhere Filterleistung erreichen.
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Die ständige Selbstreinigung gestattet ferner einen kontinuierlichen
Betrieb, sodaß nicht mehr wie bei den bekannten Plattenfiltern oder dergleichen
während des Rüttelns die Luft- oder Gas zufuhr unterbrochen werden muß.
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Das Filterelement kann aus Jedem für den vorgesehenen Zweck geeigneten
Filtermaterial, also beispielsweise aus dem bekannten Filterstoi'fen,Filtergeweben
oder Drahtgittern, bestehen. Sofern das Filtermaterial selbst keine ausreichende
mechanische Festigkeit hat, um die gewünschte Form beizubehalten, kann es auf einem
Träger befestigt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Drehachse der Trommel,
die zweckmäßigerweise zylindrisch ausgebildet ist, eine vertikale Lage. Besonders
vorteilhaft ist hierbei, daß der Abtransport der ausgeschiedenen Partikel keinen
zusätzlichen Aufwand erfordert, weil diese Partikel infolge der Schwerkraft nach
unten fallen und am unteren Ende des Filtergehäuses entnommen werden können£bie
Abdichtung des Auslaßraumes gegenüber dem den Einlaß aufweisenden Raum, die notwendig
ist, um zu verhinden, daß das Medium in den Auslaßraum gelangen kann, ohne zuvor
durch das Filterelement getreten zu sein, kann In verschiedener Weise ausgebildet
sein. Beispielsweise können an der Trommel und am Filtergehäuse Je eine Ringscheibe
vorgesehen sein, deren Spalt in bekannter Weise durch eine Labyrinthdichtung oder
durch D ichtungsklippen abgedichtet ist. Eine Dichtung kann aber auch dadurch erreicht
werden, daß der Ringspalt von einem Medium in Richtung vom Ringraum
zum
anderen Raum durchströmt wird. Dieses Medium kann von außen her zugeführt werden.
Vorteilhafter ist es Jedoch, das Medium dem Auslaßraum zu entnehmen. Die Strömung
kann in diesem Falle in einfacher Weise dadurch bewirkt werden, daß man im Auslaßraum
einen Druck aufrecht erhält, der höher ist als der Druck im Raum zwischen den Filterelement
und der Gehäusewand. Eine andere Möglichkeit besteht darin, an der Trommel einen
das Medium durch den Ringspalt fördernden Schaufelkranz vorzusehen. Beispielsweise
kann der Schaufelkranz als Rotor eines Radialgebläses ausgebildet sein. Diese Lösung
hat den Vorteil, daß im Auslaßraum kein Überdruck zu herrschen braucht.
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Für den Antrieb der Trommel kann im Auslaßraum ein mit der Trommel
gekuppelter Antriebsmotor angeordnet sein.
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Der Antrieb wird dabei zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß die Drehzahl
der Trommel verändert werden kann, Dadurch ist es möglich, die Drehzahl der Trommel
an unterschiedliche Bedingungen anzupassen, wodurch stets eine optimale Filterleistung
erzielt werden kann.
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Das zu filternde medium kann tangential in den Raum zwischen dem Filterelement
und der Gehäusewand eingeführt werden, wobei zweckmäßigerweise die Eintrittsrichtung
in der Drehrichtung der Trommel liegt. Der Einlaß kann aber auch an der dem Auslaßraum
abgekehr ten Stirnseite des Filtergehäuses vorgesehen sein.
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Das Filtergehäuse kann dann unmittelbar auf denJenigen Raum aufgesetzt
werden, aus dem das zu filternde Medium entnommen werden muß.
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Vorzugsweise ist unterhalb der Trommel ein Sammelraum vorgesehen,
in den die im Filter ausgeschiedenen Partikel gelangen. Um zu verhindern, daß der
in Sammelraum liegende Stoff durch die kreisende Bewegung des Mediums in dem Raum
zwischen dem Filterelement und der Gehäusewand aufgewirbelt wird, ist zweckmäßigerweise
zwischen der Trommel unddem Sammelraum einesgitterrosS ~ artige Trennwand angeordnet.
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Handelt es sich bei den ausgeschiedenen Partikeln um einen Stoff,
der dazu neigt, im Sammelbehälter sich zu verdichten, so kann man den Sammelbehälter
mit einem porösen, den Durchtritt von Luft in den Sammelbehälter gestattenden Boden
versehen. Durch Einpreßen von Luft kann dann das im Sammelbehälter befindliche Gut
in einem lockeren, gut fließenden Zustand gehalten werden.
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Sofern ein Gebläse verwendet wird, um das zu filternde Medium durch
das Filter hindurch zu fördern, kann das Filter auf der Druckseite oder auf der
Saugseite des aebläses liegen. Die Anordnung auf der Saugseite ist insofern vorteilhaft,
als das Gebläse hierbei an den Auslaßraum anschließend am Filtergehäuse angebaut
sein kann.
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Im folgenden ist die. Erfindung an Hand von zwei auf der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
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Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 einen W Längs schnitt
des ersten Ausführungs beispiels mit angebautem Sammelbehälter,
Fig.
2 einen Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels mit angebautem Gebläse.
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Ein Filter zum Ausscheiden von Partikeln aus einem Luft-oder Gasstrom
besitzt ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes kreiszylindrisches. Gehäuse das mit vertikal
stehender Längsachse auf einen Sammelbehälter 2 aufgesetzt und mit diesem lösbar
verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse 1 aus einem unteren Teil
3, einen Mittelteil 4 und einem oberen Teil 5, welche alle gleichen Durchmesser
besitzen.
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Wie Fig, 1 zeigt, ist im Gehäuse 1 koaxial zu diesem eine Trommel
6 drehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt mittels eines unteren Lagers 7 und eines
oberen Lagers 8, die einen an der unteren Stirnseite 9 bzw. der oberen Stirnseit
10 vorgesehenen Lagerzapfen 11 bzw. 12 auf nehmen. Der obere Lagerzapfen 12 ist
über das Lager8 hinaus, das sich im Mittelabschnitt 4 befindet, bis in den oberen
Abschnitt 5 hinein verlängert und trägt eine Riemenscheibe#13, über die mittels
eines'Riemens 14 ein Getriebemotor 15, der im oberen Abschnitt 5 angeordnet ist,
die Trommel 6 antreibt.
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Der Mantel der Trommel 6 besteht aus einem perforlerten, mechanisch
steifen Träger 16, auf dessen Außenseite ein Filterelement 17 aufgelegt ist, das
im Ausführungsbeispiel aus einem Filtergewebe besteht. Das Filterelement 17 ist
derart mit dem Träger 16 verbunden, daß es sich von diesem nicht lösen kann, auch
wenn die Trommel 6 rotiert.
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Die untere Stirnseite 9 weist ebenfalls einen perforierten Träger
18 auf, auf den außen ein Filterelement 19 aufgelegt ist. Die obere Stirnseite 10
hingegen, die den Auslaß für den Innenraum der Trommel 6 bildet, besteht nur aus
einem tragenden Konstruktionselement, das einen möglichst großen Teil der Stirnfläche
für den Durchtritt des Gas- oder Luft stromes freiläßt.
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Der untere Abschnitt 3 des Gehäuses 1 besitzt in der Nähe seines oberen
Endes einen horizontalen Einlaßkanal 20, der tangential in den Ringraum 21 zwischen
der Trommel 6 und der Wand des Abschnittes 3 mündet, undvzwar derart, daß die Richtung
des eintretenden Luft- oder Gasstrome##s mit der Drehrichtung der Trommel 6 am Einlaß
zusammenfällt.
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Da verhindert werden muß, daß Luft oder Gas aus dem Ringraum 21 unmittelbar
in den sich an die obere Stirnseite IG anachließenden Auslaßraum 22 eintreten kann,ist'
eine Abdichtung zwischen diesen beiden Räumen erforderlich.
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Im Ausführungsbeispiel sind zu diesem Zwecke zwei sich teilweise überdeckende
Ringscheiben 23 und 24 vorgesehen, die mit geringem Abstand übereinander angeordnet
sind und von denen die eine Ringscheibe 23 dicht mit dem Gehäuse 1 an der Trennfuge
zwischen dem unteren Abschnitt 3 und dem mittleren Abschnitt 4 verbunden ist, während
die andere Ringscheibe 24 dicht mit der oberen, luftundurchlässigen Endzone 25 des
Trommelmantels verbunden ist. Der Ring spalt zwischen den beiden Ringscheiben 23
und 24 ist durch eine bekannte Labyrinthdichtung 26 abgedichtet. ~ Am unteren Ende
des unteren Abschnittes 3 ist eine in Form eines Gitterrostes ausgebildete Trennwand
27 vorgesehen, die sich aber die gesamte Stirnfläche des Gehäuses 1 erstreckt
und
die Aufgabe hat, zu verhindern, daß der in Sasmelbehälter 2 liegende Stoff durch
die Luft oder das Gas, das im Gehäuse 1 strömt, aufgewirbelt wird.
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Der sich nach unten leicht konisch verJüngende Sammelbehälter 2 besitzt
im AusfUhrun#sbeispiel einen zentralen Auslaßstutzen 28 und einen porösen Boden
29 durch den hindurch Luft oder ein Gas, das über eine mit einem Ventil 30 versehene
Zuleitung 31 zugeführt wird, in den Sammelbehälter 2 eingepreßt wird, um ein Festsetzen
und Verdichten des gesammelten Stoffes zu verhindern.
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Den oberen Abschluß des Auslaßraumes 22 bildet eine Feinstaubfiltermatte
32, die evtl. in der Abluft noch enthaltene Partikel zurückhält.
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Die Wirkungsweise des Filters ist folgende ~ Die Luft oder die Gase,
aus denen die mitgeführten Partikel ausgeschieden werden sollen, wird durch den
Einlaßkanal 20 in den Ringraum 21 eingeleitet. Sowohl durch die tangentiale Einführung
als auch die gleichsinnize Rotation der Trommel 6 wird erreicht, daß der eintretende
Luft- oder Gas strom zunächst wie bei einem Zyklon um das Zentrum rotiert. Hierbei
werden schon größere Partikel ausgeschieden, die infolge der Schwerkraft nach unten
fallen und durch die Trennwand 27 hindurch in den Sammelbehälter 2 gelangen, Sodann
tritt die Luft oder das Gas durch das Filterelement 17 und das Filterelement 19
hindurch, wobei die bisher noch nicht ausgeschiedenen Partikel auf diesen Filterelementen
abgelagert werden.
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Infolge der Rotation der Trommel 6 werden Jedoch die auf den Filterlernenten
abgelagerten Partikel wieder radial nach außen abgeschleudert. Wegen der Schwerkraft
fallen sie dann ebenfalls nach unten und gelangen
durch die Trennwand
27 hindurch in den Sammelbehälter 2.
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Die Drehzahl der Trommel 6 wird so gewählt, daß eine ständige Selbstreinigung
der Filterelemente 17 und 19 vorhanden ist.
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Aus dem Innenraum der Trommel 6 tritt die gereinigte Luft oder das
gereinigte Gas durch die obere Stirnseite 10 der Trommel 6 hindurch in den Auslaßraum
22, aus dem sie nach Durchtritt durch die Feinstaubfiltermatte austritt. Die Strömungsrichtung
ist durch Pfeile 34 angedeutet.
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Das Gebläse, das die erforderliche Druckdifferenz zwischen d#m Einlaß
und dem Auslaß des Filters erzeugt, kann entweder auf der Einlaßseite oder der Auslaßseite
angeordnet sein, Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend
mit dem Ausführungsbeispiel gemäß- Fig. 1 überein, weshalb im folgenden nur die
Unterschiede, nicht aber die übereinstimmenden Merkmale, erläutert sind.
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Die Zufuhr der Luft oder des Gases erfolgt durch-die untere Stirnfläche
des unteren Abschnittes 103 des Gehäuses 101.
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Die ausgeschiedenen Partikel fallen deshalb in den Raum zurück, aus
dem die Luft oder das Gas angesaugt wird.
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Ein Gebläse 133, das die erforderliche Druckdifferenz zwischen Einlaß
und Auslaß des Filters erzeugt, ist auf das Gehäuse 101 aufgesetzt und lösbar mit
diesem verbunden, Es saugt die Luft oder das Gas aus dem Auslaßraum 122 im wesentlichen
in axialer Richtung durch die Feinstaubfiltermatte 132 hindurch an, wie dies durch
die Pfeile 134 angedeutet ist, Die übrigen Pfeile stellen ebenfalls symbolisch
die
Strömungsrichtung der Luft oder des Gases innerhalb des Gehäuses 101 dar.
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Der Ringspalt zwischen den Ringscheiben 123 und 124 ist nicht mittels
einer Labyrinthdichtung oder dergleichen äbgedichtet, sondern mittels eines Luft-
oder Gasstromes, der durch den Spalt hindurch vom Auslaßraum 122 in den Ringraum
121 geführt wird. Zur Erzeugung dieses Luftstromes ist die Ringscheibe 124 mit einem
Schaufel kranz versehen, der wie der Rotor eines Radialgebläses ausgebildet ist.
Die Schaufeln 135 dieses Schaufelkranzes liegen, wie Fig. 2 zeigt, im Ringspalt
Selbstverständlich könnte das Gehäuse 101 an seiner Unterseite auch verschlossen
oder auf einen S&mmelbehälter aufgesetzt sein und die Zufuhr der Luft oder des
Gases durch einen strichpunktiert dargestellten Einlaßkanal 136 erfolgen,