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WO2024149428A1 - Filtervorrichtung zum abtrennen von partikeln und verfahren zum abtrennen von partikeln - Google Patents

Filtervorrichtung zum abtrennen von partikeln und verfahren zum abtrennen von partikeln Download PDF

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Publication number
WO2024149428A1
WO2024149428A1 PCT/DE2024/100001 DE2024100001W WO2024149428A1 WO 2024149428 A1 WO2024149428 A1 WO 2024149428A1 DE 2024100001 W DE2024100001 W DE 2024100001W WO 2024149428 A1 WO2024149428 A1 WO 2024149428A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter
filter device
mixing device
housing
paddle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2024/100001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julia Blatzheim
Daniel Ackermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Priority to EP24702215.5A priority Critical patent/EP4648879A1/de
Priority to CN202480005264.8A priority patent/CN120379739A/zh
Priority to DE112024000517.9T priority patent/DE112024000517A5/de
Publication of WO2024149428A1 publication Critical patent/WO2024149428A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B01D46/0006—Filter elements or cartridges installed in a drawer-like manner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B01D46/12—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces in multiple arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B14/00—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B05B14/40—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths
    • B05B14/43—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths by filtering the air charged with excess material
    • B05B14/437—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths by filtering the air charged with excess material with means for introducing solid material into the air charged with excess material for preventing clogging of the filter

Definitions

  • the present invention relates to a filter device for separating particles, in particular particles of a coating material, from a raw gas stream containing particles.
  • the present invention further relates to a method for separating particles, in particular particles of a coating material, from a raw gas stream containing particles.
  • filter devices for separating particles are used in particular in the field of dry separation of overspray particles, such as in painting systems for vehicle bodies.
  • the paint mist is separated from the air in a paint spray booth by filtration.
  • a filter aid preferably particulate stone powder, is used as an aid for the filtration.
  • the filter aid also called precoat material, is located in a storage container of a filter device, in which it is preferably kept in motion and loosened by a mixing device.
  • the precoat material is whirled up by deliberately introduced compressed air and entrained by the raw gas entering the filter device and transported to the actual filters or filter elements.
  • the fine precoat material is deposited on the entire filter surface and forms a protective precoat layer.
  • the overspray from the raw gas volume flow is separated on the precoat layer, which adheres to the filter surface, and does not come into direct contact with the filter surface, which would otherwise stick together.
  • the filter cake that has formed on the filter surface is blasted off the filter by a pressure surge.
  • the raw gas enters the filter device through a so-called nozzle, whereby this nozzle preferably comprises two openings and a diaphragm in the central area.
  • this nozzle preferably comprises two openings and a diaphragm in the central area.
  • the template is generally understood to be the area of the filter device into which the filter aid is whirled and/or moved by the whirling.
  • Two flow vortices usually form in the lower area of the module.
  • a so-called dead space is created behind the nozzle nozzle aperture, in which the raw gas can flow upwards towards the filters.
  • a painting system which comprises at least one spray painting device with at least one application unit for painting workpieces, in particular vehicle bodies, with a fluid paint, comprises a device for separating fluid paint overspray from a raw gas stream containing overspray particles, wherein this device comprises at least one filter element for separating the overspray from the raw gas stream.
  • this device comprises at least one filter element for separating the overspray from the raw gas stream.
  • the paint particles that do not adhere to the workpieces to be painted and which are picked up and carried along by an air stream passing through the application area of the painting system can be separated again from this air stream and the cleaned air stream can be fed back to the application area in a recirculation circuit or released into the environment of the system.
  • a filter device for separating particles, in particular particles of a coating material, from a raw gas stream containing particles which comprises a housing and at least one filter element, has an interior space through which the air can flow efficiently, and can therefore be operated reliably and safely, in particular, when the filter device comprises a diaphragm device which comprises at least one diaphragm element.
  • the housing delimits an interior space of the filter device, the at least one filter element being arranged in the interior space of the filter device, and the raw gas stream being able to be fed to the interior space of the filter device through an inlet section of the filter device in an inflow direction.
  • the inlet section of the filter device can be covered in sections by means of the at least one diaphragm element.
  • WO 2014/075984 A1 further proposes a receptacle for receiving a material, which enables safe operation and reliable operation.
  • the receptacle comprises an access opening through which an interior of the receiving container is accessible, an action device arranged in the interior for acting on the material and a securing device arranged in the interior for securing the interior and/or the action device against access.
  • the securing device can be brought from a first securing position, in which access to the interior of the receiving container is blocked, into a second securing position, in which access to the action device is blocked.
  • the overspray-laden raw gas flows horizontally into the funnel area, which is located in the lower area of the filter device, and passes over the so-called paddle mixer, which throws the precoat material directly into the flow.
  • the raw gas can entrain sufficient precoat material and transport it to the filters. A targeted introduction of compressed air to stir up the precoat material is therefore no longer necessary.
  • the speed of the paddle mixer can be adjusted.
  • the filter devices with paddle mixers are equipped with a higher number of filters (approx. 60 filters or filter elements) than the first mentioned devices (approx. 40 filters). This means that a larger amount of raw gas can be processed per device and it is usually sufficient to arrange these devices on one side below the spray booth, i.e. only one booth is assigned to a spray booth.
  • WO 2013/013846 A1 proposes a painting system for painting workpieces which is compact and enables reliable separation of paint overspray from a raw gas flow.
  • the painting system comprises a painting booth in which the workpieces can be painted with paint, a conveying device by means of which the workpieces to be painted can be conveyed through the painting booth in a conveying direction, a separation and/or filtering system for cleaning a raw gas flow leaving the painting booth which has absorbed paint overspray in the painting booth, and at least one clean gas line for a clean gas flow which is obtainable by cleaning the raw gas flow using the at least one filtering device.
  • the separation and/or filtering system comprises at least one filtering device for separating the paint overspray from the raw gas flow.
  • the clean gas box is currently located on top of the device and the filters hang horizontally in the filter device.
  • the filter must therefore be installed on the raw gas side, and the worker carrying out the replacement must be standing completely in the dust chamber.
  • grids must be arranged inside the device to allow the worker access to all filters.
  • the filters are sealed on the raw gas side, which means that a higher dust load can lead to an increased risk of poor installation and the associated leaks.
  • the piping for the compressed air cleaning is complex.
  • the installation space on the hopper below the inflow is severely limited, despite the basically good stone powder movement, which makes swirling nozzles superfluous.
  • the maintenance door is therefore located on the opposite side of the raw gas inlet in the hopper. Due to the position of the maintenance door and the required accessibility of the maintenance door, air flow as with the first-mentioned devices is not possible.
  • At least one additional door in the device is necessary to access the filters, preferably in a more solid design.
  • the air outlet from the clean gas box on the device has previously been designed in such a way that the air duct crosses the associated spray booth in small channels and thus reaches the recirculation system on the opposite side in the spray booth.
  • these cross channels form additional disruptive contours within the spray booth, on which overspray can settle.
  • the present invention is based on the object of providing a filter device which has a relatively large filter area in a small installation space and which in particular combines the advantages of the two previously mentioned devices.
  • the filter device serves to separate particles, in particular particles of a coating material, from a raw gas stream containing particles.
  • the particles For example, there may be overspray particles in the exhaust air of a spray booth for vehicle bodies or vehicle components.
  • the filter device comprises the following: a housing which comprises an inlet section; at least one filter module which is arranged within the housing; a downwardly tapering funnel which is arranged below the housing and is fluidically connected to the housing; and a mixing device for swirling a filter aid, in particular a particulate stone powder, into the raw gas flow, which is arranged below the funnel and is fluidically connected to the funnel such that the swirled filter aid can essentially be placed in the funnel, wherein the raw gas flow can be fed through the inlet section of the housing in an inflow direction of the filter device, and wherein the inflow direction points essentially from the inlet section in the direction of the funnel.
  • a filter device which comprises at least one filter module with preferably 72 filter elements, which are arranged in particular in three filter rows of 24 filter elements one above the other, whereby a filter area of over 300 m 2 is available for separating particles.
  • a filter area of approximately 324 m 2 , 331 m 2 , 342 m 2 or 345 m 2 can be provided.
  • the installation position of the filter rows is preferably horizontal and the clean gas device or the clean gas box, which in particular has integrated doors, is preferably arranged like a backpack on the back of the filter device.
  • the installation of the filter elements or the filter rows can take place on the clean gas side, whereby the worker is no longer exposed to dust when replacing the filter elements or the filter rows.
  • a high entry of the raw gas ie in particular in the upper area of the funnel, ensures that more space is available for a maintenance door below the inlet section.
  • the clean gas also exits the clean gas device in an at least approximately vertical direction downwards or upwards and is guided into a collecting channel by means of channels below or above the filter device.
  • a larger filter surface is available per device compared to previous, comparable filter devices, which means that more raw gas from the painting equipment can be processed.
  • the one-sided installation of a filter device according to the invention for example, below a spray booth, is sufficient, which also means that the parking space opposite the booth is available as open space.
  • the now smaller number of filter devices per booth of a painting line or system also reduces maintenance and cleaning effort and fewer wearing parts such as pipes, valves, etc. have to be provided.
  • the reduced number of filter devices required also results in lower investment costs and low operating costs, as, for example, no compressed air is required to stir up the stone powder.
  • the geometry, i.e. the structure and the basic design, of the filter device according to the invention essentially corresponds to the geometry of a standard filter device as described at the beginning.
  • a filter device preferably comprises the following components or parts: a housing with at least one filter module, a funnel, a mixing device on a scale and a clean gas device.
  • the components are all preferably arranged in or on a base frame.
  • the housing comprises an inlet section, which may have a nozzle or is designed as such.
  • the raw gas enters the filter device, ie in a high position and not in the area of the funnel, which is located below the housing.
  • the mixing device is arranged below the funnel and/or in the lower area of the funnel and is preferably decoupled from a scale via one or more compensator devices, which in particular comprise an elastomer or are made from an elastomer.
  • the one or more compensator devices decouple the scale from the frame of the filter device, i.e. it is avoided or at least reduced that operational vibrations of the filter device are introduced into the scale.
  • the scale is a two-part scale, so that the skids, which can have a paddle mixing device, are divided or distributed on the load cells of the scale.
  • the area of the mixing device in particular the area inside the funnel above the mixing device, forms the area where the filter aid, such as rock powder, is deposited in order to be carried along by the raw gas flow towards the filter elements.
  • the filter device comprises a clean gas device which is arranged on the outside of the housing opposite the inlet section and is fluidically connected to the filter module.
  • the inlet section comprises or is designed as an aperture device by means of which the volume and/or the speed of the raw gas flow fed into the filter device can be adjusted.
  • the aperture device can be a nozzle lens, in particular a nozzle lens with two openings and a central aperture.
  • adjustable means in particular that the volume and/or velocity of the raw gas flow can be influenced by exchanging or changing the orifice device or the nozzle nozzle.
  • each filter row comprises at least 20 filter elements, preferably 24 filter elements.
  • the filter area is increased, while the external dimensions of the filter device are only increased insignificantly.
  • the filter elements together form a filter area of at least 300 m 2 , preferably between 324 m 2 and 345 m 2 .
  • the clean gas device discharges a clean gas stream downwards or upwards from the filter device.
  • the clean gas flow discharged from the filter device can then be introduced into a collecting channel, to which the clean gas flow from further filter devices of other facilities or booths can also be fed, wherein the collecting channel is arranged below or above the filter device in the area of the painting device or spray booth.
  • At least one dust sensor can optionally be arranged in the collecting duct to monitor the clean gas flow or flows, in particular to detect stone dust leaks. In other words, it may be advantageous if at least one dust sensor is provided downstream of the clean gas device to monitor the clean gas flow.
  • a bag filter can be arranged in a transition area between the clean gas device or clean gas box and the collecting duct.
  • the mixing device is mounted on a scale to monitor the amount of filter aid.
  • the mixing device has at least two skids or the like, each of which stands or rests on a load cell.
  • Monitoring the amount of filter aid not only serves to refill the filter aid in good time, but also to control and/or regulate the amount of filter aid placed in the hopper so that the raw gas flow can carry enough filter aid. Monitoring also serves to assess the process quality and provides information about when the filter aid is saturated and needs to be replaced.
  • the mixing device is a paddle mixing device which has at least five, preferably seven double paddles which are arranged along a shaft.
  • the shaft is hexagonal, especially in the arrangement section of the double paddles, which makes the double paddles easier to attach than a shaft with a round cross-section and also means they do not tend to slip.
  • Previous paddle mixing devices basically have shafts on which propeller-shaped individual paddles are arranged offset along the shaft.
  • a paddle mixing device on the other hand, has double paddles with radially opposite single paddles.
  • a paddle mixing device can accordingly comprise two outer, two or four inner and one central double paddles, wherein the outer double paddles correspond to each other, as do the inner double paddles.
  • the arrangement of the double paddles is preferably mirror-symmetrical to a mirror axis which is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the shaft and intersects it approximately in the middle.
  • the single paddles of the double paddles are point-symmetrical to the longitudinal axis of the shaft.
  • each individual paddle of a double paddle has a blade surface which has one or more partial surfaces.
  • the one or more partial surfaces of the blade surfaces of the double paddles are designed to convey the filter aid, relative to the longitudinal direction of the shaft, into the center of the paddle mixing device.
  • the individual paddles of the double paddles other than a central double paddle have a deflection surface pointing towards the centre of the paddle mixing device and a feed surface, wherein the deflection surface is bent or folded over relative to the feed surface.
  • the outer edge of the feed surface i.e. the edge pointing radially outwards, is preferably parallel to the wall of the trough of the paddle mixing device in which the rotating shaft is arranged.
  • the filter aid is swirled or thrown into the funnel at an angle of approximately 90° to the incoming raw gas and/or to the longitudinal axis of the shaft.
  • This throwing effect of the double paddles promotes the entrainment of the filter aid and thus also the precoating of the surfaces of the filter elements.
  • the deflection surfaces ensure that the filter aid is conveyed to the center of the paddle mixing device for exchange.
  • filter aid In order to be able to completely empty the trough of the paddle mixing device during an emptying and/or cleaning process via a central suction nozzle, it is particularly advantageous to convey the filter aid from the outer areas of the mixing device to the middle of the mixing device. Without a special design of the paddle surfaces, for example, filter aid would collect in the corners or outer area of the mixing device and completely emptying the trough would be difficult or even impossible.
  • the paddle mixing device comprises a motor, in particular an electric motor, which has an electrical power of at least 0.5 kW, preferably 3 kW.
  • a rotational speed of the paddle mixing device can be controlled and/or regulated by means of a frequency converter.
  • the control and/or regulation of the amount of filter aid stirred up per hour can be carried out within a certain range via the speed of the paddle mixing device. If the stirred up amount monitored by the scales drops by 1 kg in a given period of time, for example within a period of 2 minutes, the speed can be increased step by step by at least 1 Hz, preferably with the help of software, until the scales determine a sufficient amount.
  • the paddle mixing device swirls up the filter aid at a speed of 20 Hz to 60 Hz, preferably 30 Hz to 50 Hz.
  • the clean gas device comprises at least one filter unit.
  • the filter unit of the clean gas device is preferably a bag filter, which acts as a so-called police filter in the event of a leak in the at least one filter module arranged within the housing; i.e. to safeguard is intended to collect stone powder that escapes in the event of a leak, so that it does not escape from the filter device and is guided or directed, for example, into the collecting channel.
  • one or more dust sensors can be provided in the collecting duct in front of a recirculation fan and/or an exhaust air fan.
  • the dust sensors monitor the clean gas flow, preferably from several filter devices simultaneously, for rock dust leaks.
  • the filter rows can be replaced via the side of the housing on which the clean gas device is arranged.
  • Either an entire filter row with the associated filter elements can be removed or the filter elements can also be removed individually.
  • the entire filter module is removable and replaceable.
  • the object is further achieved according to the invention by a method for separating particles, in particular particles of a coating material, from a raw gas stream containing particles.
  • the procedure includes the following steps:
  • the fluidized filter aid is entrained by the raw gas stream
  • a clean gas stream flows out of the filter device.
  • the filter module preferably comprises at least two rows of filters arranged one above the other.
  • each filter row has several filter elements, for example at least 20 filter elements, preferably 24 filter elements.
  • the method further comprises the following step:
  • the method may further comprise the following step:
  • the method preferably has one or more of the features and/or advantages described in connection with the filter device.
  • the filter device has one or more of the features and/or advantages described in connection with the method.
  • Fig. 1 is a schematic, perspective view of an embodiment of a filter device according to the invention.
  • Fig. 2 is a further schematic perspective view of the embodiment of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic side view of the embodiment of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a schematic sectional view of the embodiment of Fig. 3;
  • Fig. 5 is a schematic sectional view of the gas flow in the embodiment of Figs. 1 to 4;
  • Fig. 6 is a schematic plan view of a prior art paddle mixing device
  • Fig. 7 is a schematic exploded view of the paddle mixing device of Fig. 6;
  • Fig. 8 is a schematic plan view of an embodiment of a paddle mixing device according to the invention.
  • Fig. 9 is a schematic exploded view of the embodiment of Fig. 8.
  • Fig. 10 is a schematic perspective view of the shaft with
  • Double paddles of the embodiment of Fig. 8 and 9; and Fig. 11 is a schematic plan view of a double paddle from Fig. 10.
  • An embodiment of a filter device 100 shown in Figs. 1 to 3 and designated as a whole by 100 serves to separate particles, in particular overspray particles of a coating material such as a paint, from a raw gas stream containing these particles.
  • the filter device 100 comprises a housing 102, a funnel 104, a mixing device 106 designed, for example, as a paddle mixing device, and a clean gas device 108.
  • the hopper 104 is arranged below the housing 102 and the paddle mixing device 106 is arranged below the hopper 104.
  • the clean gas device 108 is arranged on the side of the housing 102.
  • the housing 102 surrounds three filter rows 112 of a filter module 113 arranged one above the other, which are fluidically connected to the clean gas device 108, as can be seen in Fig. 4.
  • the housing 102 comprises an inlet section 114, which can be covered with a cover 116 when the filter device 100 is in a rest state.
  • a raw gas stream containing particles is introduced or fed into the filter device 100 from a treatment area or a treatment room, such as a paint booth for vehicle bodies, via the inlet section 114.
  • the inlet section 114 comprises a diaphragm device 118 or is designed as such, by means of which the volume and/or the speed of the raw gas flow fed into the filter device 100 can be adjusted.
  • the aperture device 118 preferably comprises a nozzle frame or is designed as such.
  • the funnel 104 tapers downwards relative to the direction of gravity and has a maintenance door 120 below the inlet section 114 of the housing 102, which closes a maintenance opening 122 of the funnel 104.
  • the interior of the funnel 104 is accessible via the maintenance opening 122.
  • the maintenance door 120 is preferably secured at four positions in or on the maintenance opening 122 of the hopper 104 in order to close it securely, i.e. in particular dust-tight.
  • a drawer-like storage device 124 is arranged, which protrudes from the funnel 104 and whose base plane encloses an angle in a range of 60° to 120°, preferably approximately 90°, with the associated side surface of the funnel 104.
  • the maintenance door 120 can be placed in the drawer-like storage device 124 for maintenance purposes, so that the filter aid adhering to the inside of the maintenance door 120 contaminates the environment of the filter device 100 as little as possible. Likewise, filter aid falling out when the maintenance door 120 is opened can be caught in the drawer-like storage device 124.
  • a frequency converter 126 is arranged on the frame 110, with the aid of which the speed of the paddle mixing device 106 can be controlled and/or regulated.
  • the frequency converter 126 can alternatively be arranged in a separate control cabinet or directly on the motor of the paddle mixing device 106.
  • the paddle mixing device 106 is mounted on a scale 128 with two load cells 130.
  • the scale 128 enables monitoring of the amount of filter aid which is received in the paddle mixing device 106 or which is fed into the funnel 104, ie in particular is swirled into it.
  • the load cells 130 are preferably each supported on one or more compensator devices, in particular vibration compensators, which for example comprise an elastomer or are made of an elastomer, in order to decouple the vibrations introduced into the frame 110 from the load cells 130.
  • compensator devices in particular vibration compensators, which for example comprise an elastomer or are made of an elastomer, in order to decouple the vibrations introduced into the frame 110 from the load cells 130.
  • the paddle mixing device 106 further comprises a preferably centrally arranged suction nozzle 132, via which the filter aid received in the paddle mixing device 106 can be sucked out or discharged.
  • the clean gas device 108 has an integrated door 136, which can be designed in particular as a double door, via which the filter rows 112 on the clean gas side can be removed from the filter device 100 or replaced.
  • a direction of the gas flow GS through the filter device 100 is shown, in the course of which the introduced raw gas is filtered into a clean gas in order to be discharged as this from the filter device 100 and in particular to be fed back into the circulating air of a treatment plant or its areas.
  • the raw gas introduced or supplied into the filter device 100 initially essentially follows an inflow direction 138, which preferably points from the inlet section 114 in the direction of the funnel 104, wherein an inner region of the funnel 104 forms a supply region 140 into which the paddle mixing device 106 supplies or swirls the filter aid.
  • the clean gas discharged downwards from the clean gas device 108 is led, for example, into a collecting duct 142 after the filter device 100, in order to be fed back from this collecting duct to the circulating air of individual treatment areas of the treatment plant, in particular all areas.
  • the introduced raw gas absorbs filter aid in the supply area 140 of the funnel 104, which binds the particles contained in the raw gas.
  • the gas containing the filter aid is then passed through the filter elements, whereby the filter aid together with the bound particles settles on the surfaces of the filter rows 112 or the filter elements of the filter module 113, forming so-called filter cakes.
  • Each filter row 112 preferably comprises 24 filter elements (not shown), whereby the filter device 100 provides, for example with three filter rows 112 arranged one above the other, a total filter area of 324 m 2 or 342 m 2 , depending on the filter elements, which can be obtained from different manufacturers and can therefore differ.
  • the gas flow GS i.e. here in particular the separated or filtered gas flow, passes through the filter rows 112 into the clean gas device 108, which can have at least one pocket filter to protect against contamination in the event of a leak (not shown).
  • the clean gas device 108 ensures through the pocket filter that a gas flow GS that is almost completely cleaned of particles leaves the filter device 100 as clean gas, even if filter aid leaks out of the filter module 113 due to a malfunction.
  • the gas flow GS containing particles is shown by way of example in a sectional view of the housing 102, the funnel 104 and a gas supply section 144 from the gas supply section 144 of the treatment area or the treatment room to the filter elements of the filter device 100, wherein the points in Fig. 5 represent particles in the gas flow GS and an increase in the point density is intended to correspond to an increased particle concentration.
  • the paddle mixing device 106 according to the invention is described in more detail below and distinguished from a paddle mixing device of the prior art.
  • the 210 engine typically has an output of 0.5 kW.
  • each paddle 208 is rotated relative to the longitudinal axis of the shaft 206 by between 30° and 60°, preferably by approximately 45°, so that the filter aid can be conveyed into the center of the paddle mixing device 200.
  • Each paddle 208 is circumferentially offset by 75° to 165°, preferably by 120°, with respect to its adjacent paddles 208, which are spaced apart in the direction of the longitudinal axis of the shaft 206.
  • the arrangement of the paddles 208 along the longitudinal axis of the shaft 206 is preferably mirror-symmetrical with respect to a mirror axis 212 which is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the shaft 206 and which intersects the shaft 206 in the middle.
  • a paddle device 106 has, as shown in Figs. 8 to 11, a shaft 214 with a hexagonal profile, on which double paddles 216 are arranged spaced apart from one another along the longitudinal axis.
  • the motor 210 of the paddle device 106 also preferably has an output of 3 kW.
  • the paddle device 106 comprises seven double paddles 216, which are arranged mirror-symmetrically with respect to the mirror axis 212.
  • Each double paddle 216 is arranged offset in the circumferential direction by 50° to 100°, preferably by 60° to 90°, with respect to its adjacent paddles 216, which are arranged at a distance in the direction of the longitudinal axis of the shaft 214.
  • a double paddle 216 comprises two single paddles which are radially opposite one another with respect to the longitudinal axis of the shaft 214 and are point-symmetrical with respect to the longitudinal axis of the shaft 214.
  • the embodiment of the paddle mixing device 106 in Figs. 8 to 11 has two identical outer double paddles 218, four identical inner double paddles 220 and a central double paddle 222.
  • Each double paddle 216 comprises two identical blade surfaces 224, each of which consists of one or more partial surfaces, i.e. in particular each individual paddle of a double paddle 216 comprises a one-piece or multi-piece blade surface 224.
  • the outer and inner double paddles 218, 220 have blade surfaces 224 with two partial surfaces, of which the deflection surface 226 pointing towards the center of the paddle mixing device 106 or the shaft 206 is bent and/or folded relative to the remaining supply surface 228, wherein the surfaces 226, 228 enclose an angle W of 85° to 175°, preferably 135°, as can be seen in Fig. 11.
  • the feed surfaces 228 serve in particular to feed the filter aid into the funnel 104, whereas the deflection surfaces 226 serve in particular to convey the filter aid into the center of the paddle mixing device 106.
  • the outer edges of the feed surfaces 228 are preferably parallel to the wall of the trough 202 and thus enable the filter aid to be swirled into the feed area 140 in a homogeneous manner essentially over the longitudinal axis of the shaft 214, so that that the gas flow GS can entrain more filter aid towards the filter elements and/or the formation of agglomerates of filter aid and particles is reduced.
  • Each blade section 224 of each double paddle 216 is preferably connected to the shaft 214 via two web surfaces 230 aligned parallel to one another, wherein the web surfaces 230 have one or more openings 232, preferably round holes, to reduce weight and thus to reduce the mass moment of inertia, as can be seen in Figs. 9 and 10.
  • a paddle mixing device 106 is therefore able to swirl up filter aid and swirl it into the supply area 140 of the funnel 104, furthermore to break up agglomerates of filter aid and particles and to convey filter aid more easily towards the center of the paddle mixing device 106, whereby an improved suction behavior can be achieved during the exchange of the filter aid, such as stone powder.
  • the speed of the paddle mixing device 106 can be controlled and/or regulated via the frequency converter 126.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung (100) zum Äbtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom, wobei die Filtervorrichtung (100) eine Einhausung (102) mit einem Einlassabschnitt (114), mindestens ein Filtermodul (113), einen sich nach unten verjüngenden Trichter (104) und eine Mischvorrichtung (106) zum Aufwirbeln eines Filterhilfsstoffs umfasst. Dabei ist der Rohgasstrom durch den Einlassabschnitt (114) der Einhausung (102) in einer Einströmrichtung (138) der Filtervorrichtung (100) zuführbar ist und die Einströmrichtung (138) weist im Wesentlichen von dem Einlassabschnitt (114) in Richtung des Trichters (104). Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abtrennen von Partikeln aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom.

Description

Filtervorrichtung zum Abtrennen von Partikeln und Verfahren zum Abtrennen von Partikeln
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zum Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom.
In der Praxis ist bekannt, dass Filtervorrichtungen zum Abtrennen von Partikeln insbesondere auf dem Gebiet der Trockenabscheidung von Overspray-Partikeln, wie beispielsweise in Lackieranlagen für Fahrzeugkarosserien, zum Einsatz kommen.
In einem bekannten Verfahren zur Trockenabscheidung von Overspray-Partikeln wird der Lacknebel aus der Luft einer Lackspritzkabine durch Filtration abgeschieden. Als Hilfsmittel für die Filtration wird ein Filterhilfsstoff eingesetzt, vorzugsweise partikelförmiges Steinmehl. Der Filterhilfsstoff, auch Precoat-Material genannt, liegt in einem Vorlagebehälter einer Filtervorrichtung vor, in welchem dieser vorzugsweise durch eine Mischvorrichtung in Bewegung gehalten und aufgelockert wird. Durch gezielt eingeleitete Druckluft wird das Precoat-Material aufgewirbelt und von dem in die Filtervorrichtung eintretenden Rohgas mitgerissen und zu den eigentlichen Filtern oder Filterelementen transportiert. Das feine Precoat-Material lagert sich an der gesamten Filteroberfläche ab und bildet eine schützende Precoat-Schicht. Mit anderen Worten scheidet sich das Overspray aus dem Rohgasvolumenstrom auf der Precoat-Schicht, welche an der Filteroberfläche haftet, ab und gelangt nicht in direkten Kontakt mit der Filteroberfläche, welche ansonsten verkleben würde. Nach einer gewissen Zeit wird der an der Filteroberfläche entstandene Filterkuchen durch einen Druckstoß vom Filter abgesprengt.
Das Rohgas tritt durch eine sogenannte Düsenbrille in die Filtervorrichtung ein, wobei diese Düsenbrille vorzugsweise zwei Öffnungen und eine Blende im zentralen Bereich umfasst. Durch eine derartige geometrische Gestaltung des Einlassabschnitts der Filtervorrichtung wird der Rohgasstrom in Richtung der Precoat-Vorlage gelenkt, wobei als Vorlage in der Regel der Bereich der Filtervorrichtung verstanden wird, in welchen der Filterhilfsstoff durch das Aufwirbeln hineingewirbelt und/oder hineinbewegt wird. Im unteren Bereich des Moduls bilden sich üblicherweise zwei Strömungswirbel aus. Zudem entsteht hinter der Blende der Düsenbrille ein sogenannter Totraum, in welchem das Rohgas nach oben in Richtung der Filter abströmen kann.
Aufgrund der maximalen Luftmenge, die mit einer solchen Filtervorrichtung verarbeitet werden kann, werden diese in der Regel beidseitig unterhalb der zugeordneten Spritzkabine aufgestellt.
Aus der WO 2010/069407 A1 ist bereits bekannt, dass eine Lackieranlage, welche mindestens eine Spritzlackiereinrichtung mit mindestens einer Appliziereinheit zum Lackieren von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit einem Fluidlack umfasst, eine Vorrichtung zum Abtrennen von Fluidlack-Overspray aus einem Overspray- Partikel enthaltenden Rohgasstrom umfasst, wobei diese Vorrichtung mindestens ein Filterelement zum Abtrennen des Oversprays aus dem Rohgasstrom umfasst. Dadurch kann der Fluidlack-Overspray, d.h. die nicht an den zu lackierenden Werkstücken anhaftenden Lackpartikel, welche von einem den Applikationsbereich der Lackieranlage durchsetzenden Luftstrom aufgenommen und mitgeführt werden, aus diesem Luftstrom wieder abgetrennt und der gereinigte Luftstrom in einem Umluftkreislauf wieder dem Applikationsbereich zugeführt oder aber in die Umgebung der Anlage abgegeben werden.
Aus der WO 2014/139833 A1 ist ferner bekannt, dass eine Filtervorrichtung zum Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom, welche eine Einhausung und mindestens ein Filterelement umfasst, insbesondere dann einen effizient durchströmbaren Innenraum aufweist und somit insbesondere dann zuverlässig und sicher betreibbar ist, wenn die Filtervorrichtung eine Blendenvorrichtung umfasst, welche mindestens ein Blendenelement umfasst. Hierbei begrenzt die Einhausung einen Innenraum der Filtervorrichtung, wobei das mindestens ein Filterelement in dem Innenraum der Filtervorrichtung angeordnet ist und wobei der Rohgasstrom durch einen Einlassabschnitt der Filtervorrichtung in einer Einströmrichtung dem Innenraum der Filtervorrichtung zuführbar ist. Zudem ist mittels des mindestens einen Blendenelements der Einlassabschnitt der Filtervorrichtung abschnittsweise abdeckbar.
In der WO 2014/075984 A1 wird des Weiteren ein Aufnahmebehälter zum Aufnehmen eines Materials vorgeschlagen, welcher eine sichere Bedienung und einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht. Der Aufnahmebehälter umfasst eine Zugangsöffnung, durch welche ein Innenraum des Aufnahmebehälters zugänglich ist, eine in dem Innenraum angeordnete Einwirkvorrichtung zum Einwirken auf das Material und eine in dem Innenraum angeordnete Sicherungsvorrichtung zum Sichern des Innenraums und/oder der Einwirkvorrichtung vor einem Zugang. Dabei ist die Sicherungsvorrichtung von einer ersten Sicherungsstellung, in welcher ein Zugang zu dem Innenraum des Aufnahmebehälters gesperrt ist, in eine zweite Sicherungsstellung bringbar, in welcher ein Zugang zu der Einwirkvorrichtung gesperrt.
Außerdem ist aus der WO 2013/013847 A1 bekannt, dass um ein Verfahren zum Betreiben einer Filtervorrichtung zur Reinigung eines mit Nasslack-Overspray beladenen Rohgasstroms zu schaffen, bei welchem ein effizienter und kostensparender, möglichst später Austausch von Filterhilfsmaterial stattfinden kann, vorgeschlagen wird, dass während des Betriebs der Filtervorrichtung mindestens eine physikalische und/oder chemische Eigenschaft eines Anteils des im Filterhilfsmaterialaufnahmebehälter gesammelten Filterhilfsmaterials gemessen wird. Bei dem Verfahren wird Nasslack- Overspray an mindestens einem Filterelement zum Abtrennen des Nasslack-Oversprays aus dem Rohgasstrom abgeschieden, wobei ein Filterhilfsmaterial zumindest einen Teil des Nasslack-Oversprays aufnimmt. Bei dem Verfahren wird darüber hinaus mit Nasslack-Overspray beladenes Filterhilfsmaterial in einem Filterhilfsmaterialaufnahmebehälter gesammelt.
Ein derartiges Verfahren zur Trockenabscheidung bzw. eine entsprechende Filtervorrichtung ist allerdings aufgrund der maximal verbaubaren Filteranzahl von 40 Stück je Vorrichtung auf ein Auslegungsvolumenstrom von ca. 11.400 m3/h begrenzt. Zudem ist es bisher notwendig unterhalb der zugeordneten Lackiereinrichtung, insbesondere der Spritzkabine, beidseitig jeweils eine solcher Filtervorrichtungen aufzustellen, um die Luftmenge der Lackiereinrichtung verarbeiten zu können. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass mehrere Aufwirbeldüsen (standardmäßig mindestens zwei Düsen) im Trichter nötig sind, um Steinmehl aus der Vorlage in den Rohgasvolumenstrom zu bringen oder zu befördern, so dass Steinmehl mit dem Rohgasstrom mitgerissen werden kann und an die Filter gebracht werden kann, wobei das Aufwirbeln mit einem hohen Druckluftverbrauch einhergeht.
Ferner ist eine andere Trockenabscheidungsvorrichtung bekannt, bei welcher sich die Vorrichtungsgeometrie von derjenige Geometrie, wie sie im zuvor genannten Verfahren verwendet wird, dahingehend unterscheidet, dass das Einströmen des Rohgases tiefer an der Vorrichtung ansetzt.
Das Overspray-beladene Rohgas strömt horizontal in den Trichterbereich ein, welcher im unteren Bereich der Filtervorrichtung angeordnet ist, und streicht über den sogenannten Paddelmischer, welcher das Precoat-Material direkt in die Strömung wirft. Das Rohgas kann dabei ausreichend Precoat-Material mitreißen und an die Filter transportierten. Eine gezielte Einleitung von Druckluft zur Aufwirbelung des Precoat-Materials ist dadurch nicht mehr nötig.
Um die zu den Filtern transportierte Menge an Precoat-Material während des Prozesses zu kontrollieren, kann die Drehzahl des Paddelmischers angepasst werden.
Die Filtervorrichtungen mit Paddelmischer sind mit einer höheren Anzahl an Filtern ausgestattet (ca. 60 Filter oder Filterelemente) als die zuerst genannten Vorrichtungen (ca. 40 Filter). Dadurch kann pro Vorrichtung eine größere Menge an Rohgas verarbeitet werden und es ist meist ausreichend, diese Vorrichtungen einseitig unterhalb der Spritzkabine anzuordnen, d.h. es wird einer Spritzkabine lediglich eine Kabine zugeordnet.
In der WO 2013/013846 A1 wird diesbezüglich eine Lackieranlage zum Lackieren von Werkstücken vorschlagen, welche kompakt ausgebildet ist und ein zuverlässiges Abscheiden von Lack-Overspray aus einem Rohgasstrom ermöglicht. Dabei umfasst die Lackieranlage eine Lackierkabine, in welcher die Werkstücke mit Lack lackierbar sind, eine Fördervorrichtung, mittels welcher die zu lackierenden Werkstücke in einer Förderrichtung durch die Lackierkabine hindurch förderbar sind, eine Abscheide- und/oder Filteranlage zum Reinigen eines die Lackierkabine verlassenden Rohgasstroms, der in der Lackierkabine Lack-Overspray aufgenommen hat und mindestens eine Reingasleitung für einen Reingasstrom, welcher durch Reinigung des Rohgasstroms mittels der mindestens einen Filtervorrichtung erhältlich ist. Die Abscheide- und/oder Filteranlage umfasst mindestens eine Filtervorrichtung zum Abtrennen des Lack- Overspray aus dem Rohgasstrom umfasst.
Bei derartigen Filtervorrichtungen sitzt jedoch bisher der Reingaskasten oben auf der Vorrichtung auf und die Filter hängen horizontal in der Filtervorrichtung. Ein Austausch der Filter muss deshalb rohgasseitig erfolgen, wobei der den Austausch vornehmende Werker komplett im Staubraum stehen muss. Ferner müssen Gitter im Inneren der Vorrichtung angeordnet werden, um dem Werker Zugang zu allen Filtern zu ermöglichen. Auch ist zu beachten, dass die Abdichtung der Filter rohgasseitig erfolgt, wodurch eine höhere Staubbelastung zu einer erhöhten Gefahr einer unsauberen Montage und damit einhergehenden Undichtigkeiten führen kann. Außerdem ist die Verrohrung der Druckluftabreinigung aufwendig.
Durch die bei diesen Vorrichtungen erfolgende tiefe Einströmung des Rohgases im Bereich des Paddelmischers oder Hoppers wird der Bauraum am Hopper unterhalb der Einströmung stark begrenzt, trotz der prinzipiell guten Steinmehlbewegung, welche Aufwirbeldüsen überflüssig macht. Deshalb erfolgt die Anordnung der Wartungstür auf der gegenüberliegenden Seite des Rohgaseintritts im Hopper. Durch die Position der Wartungstüre und die geforderte Zugänglichkeit der Wartungstüre ist eine Luftführung wie bei den erstgenannten Vorrichtungen nicht möglich.
Es ist ferner mindestens eine zusätzliche Tür in der Vorrichtung nötig, um an die Filter zu gelangen, vorzugsweise in einer massiveren Ausführung.
Darüber hinaus ist bisher der Luftaustritt aus dem auf der Vorrichtung aufsitzenden Reingaskasten so vorgesehen gewesen, dass der Luftkanal die zugeordnete Spritzkabine in kleinen Kanälen quert und so zur Umluftanlage auf der gegenüberliegenden Seite in der Spritzkabine gelangt. Diese Querkanäle bilden allerdings innerhalb der Spritzkabine zusätzliche Störkonturen, an welchen sich Overspray ablagern kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung bereitzustellen, welche eine verhältnismäßig hohe Filterfläche auf geringem Bauraum aufweist und welche insbesondere die Vorteile der beiden zuvor genannten Vorrichtungen kombiniert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Filtervorrichtung dient zum Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom. Die Partikel können z.B. Overspray-Partikel in der Abluft einer Spritzkabine für Fahrzeugkarosserie bzw. Fahrzeugbauteile sein.
Die Filtervorrichtung umfasst Folgendes: eine Einhausung, welche einen Einlassabschnitt umfasst; mindestens ein Filtermodul, welches innerhalb der Einhausung angeordnet ist; einen sich nach unten verjüngenden Trichter, welcher unterhalb der Einhausung angeordnet ist und fluidisch mit der Einhausung verbunden ist; und eine Mischvorrichtung zum Aufwirbeln eines Filterhilfsstoffs, insbesondere eines partikelförmigen Steinmehls, in den Rohgasstrom, welche unterhalb des Trichters angeordnet ist und fluidisch so mit dem Trichter verbunden ist, dass der aufgewirbelte Filterhilfsstoff im Wesentlichen in den Trichter vorlegbar ist, wobei der Rohgasstrom durch den Einlassabschnitt der Einhausung in einer Einströmrichtung der Filtervorrichtung zuführbar ist, und wobei die Einströmrichtung im Wesentlichen von dem Einlassabschnitt in Richtung des Trichters weist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Grundidee, dass eine Filtervorrichtung bereitgestellt wird, welche mindestens ein Filtermodul mit vorzugsweise 72 Filterelementen umfasst, die insbesondere in drei Filterreihen ä 24 Filterelementen übereinander angeordnet sind, wodurch eine Filterfläche von über 300 m2 zum Abtrennen von Partikeln zur Verfügung steht. In Abhängigkeit des Herstellers der Filterelemente kann insbesondere eine Filterfläche von ca. 324 m2, 331 m2, 342 m2 oder 345 m2 bereitgestellt werden. Die Einbauposition der Filterreihen ist bevorzugt horizontal und die Reingaseinrichtung oder der Reingaskasten, welcher insbesondere integrierte Türen aufweist, ist vorzugsweise rucksackartig an der Rückseite der Filtervorrichtung angeordnet. Hieraus ergibt sich, dass die Installation der Filterelemente bzw. der Filterreihen reingasseitig erfolgen kann, wodurch der Werker beim Austausch der Filterelemente bzw. der Filterreihen nicht mehr mit Staub belastet wird. Ferner wird durch einen hohen Eintritt des Rohgases, d.h. insbesondere im oberen Bereich des Trichters, erreicht, dass mehr Raum für eine Wartungstür unterhalb des Einlassabschnitts zur Verfügung steht. Vorzugsweise tritt ferner das Reingas aus der Reingaseinrichtung in einer zumindest näherungsweise vertikalen Richtung nach unten oder oben aus und wird mittels Kanäle unterhalb bzw. oberhalb der Filtervorrichtung in einen Sammelkanal geleitet. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind einerseits ein einfacher und reingasseitiger Austausch der Filterelemente und eine unveränderte Luftführung, bezogen auf die bisher standardmäßigen Vorrichtungen innerhalb des Trichters, durch eine Wartungstür unterhalb des Einlassbereichs.
Andrerseits ist eine größere Filterfläche pro Vorrichtung gegenüber bisherigen, vergleichbaren Filtervorrichtungen verfügbar, wodurch mehr Rohgas aus den Lackiereinrichtung verarbeitet werden kann. Infolgedessen reicht die einseitige Aufstellung einer erfindungsgemäße Filtervorrichtung z.B. unterhalb einer Spritzkabine, was zudem zur Folge hat, dass der unterhalb der Kabine gegenüberliegende Stellplatz als Freifläche zur Verfügung steht.
Die nun geringere Anzahl an Filtervorrichtungen pro Kabine einer Lackierlinie oder - anlage reduziert darüber hinaus den Wartungs- und Reinigungsaufwand und es müssen weniger Verschleißteile wie Rohrleitungen, Ventile etc. vorgesehen werden.
Durch die reduzierte Anzahl an erforderlichen Filtervorrichtungen ergeben sich ferner geringere Investitionskosten und auch geringe Betriebskosten, da z.B. keine Druckluft für das Aufwirbeln des Steinmehls benötigt wird.
Die Angaben "unten", "unterhalb" und "nach unten" beziehen sich in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen auf die Schwerkraftrichtung.
Die Geometrie, d.h. die Struktur und der grundsätzliche Aufbau, der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung entspricht im Wesentlichen der Geometrie einer Standard- Filtervorrichtung, wie sie eingangs beschrieben wurde.
Entsprechend umfasst eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung vorzugsweise folgende Komponenten oder Bauteile: eine Einhausung mit mindestens einem Filtermodul, einen Trichter, eine Mischvorrichtung auf einer Waage und eine Reingaseinrichtung. Die Komponenten sind alle vorzugsweise in bzw. an einem Grundrahmen angeordnet.
Die Einhausung umfasst einen Einlassabschnitt, welcher eine Düsenbrille aufweisen kann oder als solche ausgebildet ist. Durch den Einlassabschnitt tritt das Rohgas in die Filtervorrichtung ein, d.h. in einer hohen Position und nicht im Bereich des Trichters, welcher unterhalb der Einhausung angeordnet ist.
Unterhalb des Trichters und/oder im unteren Bereich des Trichters ist die Mischvorrichtung angeordnet, welche vorzugsweise über eine oder mehrere Kompensatorvorrichtungen, welche insbesondere ein Elastomer umfassen oder aus einem Elastomer hergestellt sind, entkoppelt auf einer Waage steht. Die eine oder die mehreren Kompensatorvorrichtungen entkoppeln die Waage gegenüber dem Gestell der Filtervorrichtung, d.h. es wird vermieden oder zumindest reduziert, dass betriebsbedingte Schwingungen der Filtervorrichtung in die Waage eingetragen werden.
Die Waage ist insbesondere eine zweigeteilte Waage, so dass die Kufen, welche eine Paddelmischvorrichtung aufweisen kann, aufgeteilt oder verteilt auf den Wägezellen der Waage stehen.
Der Bereich der Mischvorrichtung, insbesondere der Bereich innerhalb des Trichters oberhalb der Mischvorrichtung, bildet den Bereich der Vorlage des Filterhilfsstoffs wie z.B. Steinmehl, um von dort aus von dem Rohgasstrom in Richtung Filterelemente mitgerissen zu werden.
Im Vergleich zu einer standardmäßigen Filtervorrichtung ist die erfindungsgemäße Filtervorrichtung durch die zusätzliche, dritte Filterreihe ca. 625 mm höher und durch die vorzugsweise 24 Filterelemente pro Filterreihe ist die Vorrichtung ca. 245 mm breiter. Es wird dadurch die Filterfläche erheblich gesteigert, ohne dass die äußeren Maße oder Dimensionen der Filtervorrichtung nennenswert zunehmen. Somit ist die einseitige Unterbringung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung unter einer Spritzkabine oder dergleichen unproblematisch.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung eine Reingaseinrichtung umfasst, welche gegenüber dem Einlassabschnitt außen an der Einhausung angeordnet ist und fluidisch mit dem Filtermodul verbunden ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Einlassabschnitt eine Blendeneinrichtung umfasst oder als solche ausgebildet ist, mittels welcher das Volumen und/oder die Geschwindigkeit des in die Filtervorrichtung zugeführten Rohgasstroms einstellbar ist. Die Blendeneinrichtung kann eine Düsenbrille, insbesondere eine Düsenbrille mit zwei Öffnungen und einer zentralen Blende, sein.
Einstellbar bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass durch einen Austausch oder Wechsel der Blendeneinrichtung bzw. der Düsenbrille Einfluss auf das Volumen und/oder die Geschwindigkeit des Rohgasstroms genommen wird.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Filtermodul mindestens zwei, vorzugsweise drei übereinander angeordnete Filterreihen umfasst, welche insbesondere horizontal und parallel zueinander ausgerichtet sind.
Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn jede Filterreihe mindestens 20 Filterelemente, vorzugsweise 24 Filterelemente, umfasst.
Durch die Erhöhung der Anzahl der Filterelemente wird die Filterfläche vergrößert, während die Außenmaße der Filtervorrichtung nur unwesentlich erhöht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Filterelemente zusammen eine Filterfläche von mindestens 300 m2, vorzugsweise zwischen 324 m2 und 345 m2, ausbilden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Reingaseinrichtung einen Reingasstrom nach unten oder nach oben aus der Filtervorrichtung abführt.
Der aus der Filtervorrichtung abgeführte Reingasstrom kann dann in einen Sammelkanal, welchem auch der Reingasstrom weiterer Filtervorrichtung anderer Einrichtungen oder Kabinen zugeführt werden kann, eingeleitet werden, wobei der Sammelkanal unterhalb bzw. oberhalb der Filtervorrichtung im Bereich der Lackiereinrichtung oder Spritzkabine angeordnet ist.
In dem Sammelkanal kann optional mindestens ein Staubsensor zur Überwachung des Reingasstroms bzw. der Reingasströme, insbesondere zur Detektion von Steinmehlleckagen, angeordnet sein. Mit anderen Worten kann es vorteilhaft sein, wenn stromabwärts der Reingaseinrichtung mindestens ein Staubsensor zur Überwachung des Reingasstroms vorgesehen ist.
Optional kann in einem Übergangsbereich zwischen Reingaseinrichtung oder Reingaskasten und Sammelkanal ein Taschenfilter angeordnet sein.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Mischvorrichtung zur Überwachung der Menge des Filterhilfsstoffs auf einer Waage gelagert ist.
Vorzugsweise weist die Mischvorrichtung mindestens zwei Kufen oder dergleichen auf, welche jeweils auf einer Wägezelle stehen oder ruhen.
Die Überwachung der Menge des Filterhilfsstoffs dient nicht nur dazu rechtzeitig Filterhilfsstoff nachzufüllen, sondern auch die vorgelegte Menge des Filterhilfsstoffs im Trichter zu steuern und/oder regeln, so dass der Rohgasstrom ausreichend Filterhilfsstoff mitreißen kann. Ebenso dient die Überwachung zur Beurteilung der Prozessqualität und liefert Rückschlüsse dahingehend, wann der Filterhilfsstoff gesättigt ist und ausgetauscht werden muss.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mischvorrichtung eine Paddelmischvorrichtung ist, welche mindestens fünf, vorzugsweise sieben Doppelpaddel aufweist, welche entlang einer Welle angeordnet sind.
Die Welle ist insbesondere im Anordnungsabschnitt der Doppelpaddel sechseckig, wodurch die Doppelpaddel im Vergleich zu einer Welle mit rundem Querschnitt besser zu befestigen sind und zudem nicht dazu neigen zu verrutschen.
Bisherige Paddelmischvorrichtungen weisen grundsätzlich Wellen auf, an welchen propellerförmige Einzelpaddel entlang der Welle versetzt angeordnet sind.
Eine erfindungsgemäße Paddelmischvorrichtung weist hingegen Doppelpaddel mit radial gegenüberliegenden Einzelpaddeln auf.
Es soll verstanden werden, dass die Einzelpaddel als separates Teil ausgebildet sein können oder als Hälfte des Doppelpaddels verstanden werden. Eine Paddelmischvorrichtung kann dementsprechend zwei äußere, zwei oder vier innere und ein zentrales Doppelpaddel umfassen, wobei die äußeren Doppelpaddel einander entsprechen, ebenso wie die inneren Doppelpaddel.
Die Anordnung der Doppelpaddel ist vorzugsweise spiegelsymmetrisch zur einer Spiegelachse, welche senkrecht zur Längsachse der Welle ausgerichtet ist und diese näherungsweise mittig schneidet.
Es ist günstig, wenn die Einzelpaddel der Doppelpaddel zur Längsachse der Welle punktsymmetrisch ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jedes Einzelpaddel eines Doppelpaddels eine Schaufelfläche aufweist, welche eine oder mehrere Teilflächen aufweist.
Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die eine oder die mehreren Teilflächen der Schaufelflächen der Doppelpaddel dazu ausgelegt sind, den Filterhilfsstoff, bezogen auf die Längsrichtung der Welle, in die Mitte der Paddelmischvorrichtung zu fördern.
Insbesondere die Einzelpaddel der von einem zentralen Doppelpaddel verschiedenen Doppelpaddel weisen eine zur Mitte der Paddelmischvorrichtung weisende Umlenkfläche und eine Vorlagefläche auf, wobei die Umlenkfläche gegenüber der Vorlagefläche umgebogen oder abgekantet ist.
Die Außenkante der Vorlagefläche, d.h. die radial nach außen weisende Kante, ist vorzugsweise parallel zu Wandung des Troges der Paddelmischvorrichtung, in welchem die rotierende Welle angeordnet ist.
Durch die Vorlageflächen und deren Ausrichtung wird der Filterhilfsstoff in einem Winkel von näherungsweise 90° zu dem einströmenden Rohgas und/oder zu der Längsachse der Welle in den Trichter hineingewirbelt oder hineingeschleudert. Diese Wurfwirkung der Doppelpaddel begünstigt das Mitreißen des Filterhilfsstoffs und somit auch das Precoating der Oberflächen der Filterelemente. Die Umlenkflächen bewirken, dass der Filterhilfsstoff zum Austausch in die Mitte der Paddelmischvorrichtung gefördert wird.
Um den Trog der Paddelmischvorrichtung während eines Entleerungs- und/oder Reinigungsvorgangs über einen zentralen Absaugstutzen vollständig entleeren zu können, ist die Förderung des Filterhilfsstoffs von den äußeren Bereichen der Mischvorrichtung hin zur Mitte der Mischvorrichtung besonders vorteilhaft. Ohne eine spezielle Ausgestaltung der Schaufelflächen würde sich beispielsweise Filterhilfsstoff in den Ecken oder äußeren Bereich der Mischvorrichtung sammeln und eine vollständige Entleerung des Trogs wäre nur schwer bis gar nicht möglich.
Vorteilhaft ist es, wenn die Paddelmischvorrichtung einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, umfasst, welcher eine elektrische Leistung von mindestens 0,5 kW, vorzugsweise 3 kW, aufweist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Drehzahl der Paddelmischvorrichtung mittels eines Frequenzumrichters steuer- und/oder regelbar ist.
Die Steuerung und/oder Regelung der aufgewirbelten Menge an Filterhilfsstoff pro Stunde kann in einem gewissen Bereich über die Drehzahl der Paddelmischvorrichtung erfolgen. Sinkt die mittels der Waage überwachte Aufwirbelmenge in einem vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise in einem Zeitraum von 2 Minuten, um beispielsweise 1 kg ab, so kann die Drehzahl vorzugsweise softwaregestützt über schrittweise um mindestens 1 Hz erhöht werden, bis die Waage eine ausreichende Menge ermittelt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Paddelmischvorrichtung mit einer Drehzahl von 20 Hz bis 60 Hz, vorzugsweise 30 Hz bis 50 Hz, den Filterhilfsstoff aufwirbelt.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Reingaseinrichtung mindestens eine Filtereinheit umfasst.
Die Filtereinheit der Reingaseinrichtung ist vorzugsweise ein Taschenfilter, welcher im Falle einer Leckage des mindestens einen Filtermoduls, welches innerhalb der Einhausung angeordnet, als sogenannter Polizeifilter fungiert; also zur Absicherung vorgesehen ist, um bei einer Leckage austretendes Steinmehl aufzufangen, damit dieses nicht aus der Filtervorrichtung austritt und beispielsweise in den Sammelkanal geführt oder geleitet wird.
Alternativ oder ergänzend können im Sammelkanal vor einem Umluftventilator und/oder vor einem Abluftventilator ein oder mehrere Staubsensoren vorgesehen sein.
Die Staubsensoren überwachen den Reingasstrom, vorzugsweise von mehreren Filtervorrichtungen gleichzeitig, auf Steinmehlleckagen.
Durch den Einsatz von Staubsensoren erfolgt eine Detektion einer Undichtigkeit, z.B. durch Filterbruch oder schlecht montierte Filter, sofort. Beim Einsatz von Taschenfiltern hingegen wird eine Undichtigkeit erst entdeckt, wenn sich im Taschenfilter genügend Steinmehl angesammelt hat und dadurch ein Grenzwert für den herrschenden Differenzdruck erreicht wurde, woraufhin vorzugsweise eine Warnung ausgegeben wird.
Wird also ein Staubsensor anstatt von Taschenfiltern eingesetzt, werden die Betriebskosten für den Lufthaushalt gesenkt. Der Differenzdruck über die Taschenfilter muss nicht mehr aufgebracht werden.
Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Filterreihen über die Seite der Einhausung, an welcher die Reingaseinrichtung angeordnet, austauschbar ist.
Hierbei kann entweder jeweils eine ganze Filterreihe mit den zugeordneten Filterelementen entnehmbar sein oder aber die Filterelemente können auch einzeln entnehmbar sein.
Vorstellbar ist auch, dass das gesamte Filtermodul entnehmbar und austauschbar ist.
Ein Austausch der Filterelemente über die Reingasseite der Filtervorrichtung verhindert, dass der zuständige Werker mit Staub aus dem Innenraum der Filtervorrichtung kontaminiert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiter durch eine Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere eine Lackieranlage zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien, gelöst, welche mindestens eine wie zuvor beschriebene Filtervorrichtung umfasst.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein Verfahren zum Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom gelöst.
Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:
Einströmen eines Rohgasstromes in eine Filtervorrichtung über einen Einlassabschnitt einer Einhausung;
Aufwirbeln eines Filterhilfsstoffs mittels einer Mischvorrichtung, vorzugsweise einer Paddelmischvorrichtung;
Mitreißen des aufgewirbelten Filterhilfsstoffs durch den Rohgasstrom;
Beschichten eines Filtermoduls, welches innerhalb der Einhausung der Filtervorrichtung angeordnet sind, durch den mitgerissenen Filterhilfsstoff;
Filtern des Rohgasstroms in dem Filtermodul; und
Ausströmen eines Reingasstroms aus der Filtervorrichtung.
Das Filtermodul umfasst vorzugsweise mindestens zwei übereinander angeordnete Filterreihen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass jede Filterreihe mehrere Filterelemente, beispielsweise mindestens 20 Filterelemente, vorzugsweise 24 Filterelemente, aufweist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst:
Steuern und/oder Regeln einer Drehzahl der Mischvorrichtung zur Anpassung der Menge des aufgewirbelten Filterhilfsstoffs.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst:
Überwachen der Menge des aufgewirbelten Filterhilfsstoffs mittels einer Waage, auf welcher die Mischvorrichtung lagert.
Das Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der Filtervorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. Vorzugsweise weist ferner die Filtervorrichtung einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung;
Fig. 2 eine weitere schematische, perspektivische Darstellung der Ausführungsform aus Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Seitendarstellung der Ausführungsform aus Fig. 1 ;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung der Ausführungsform aus Fig. 3;
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung der Gasströmung in die Ausführungsform aus den Fig. 1 bis 4;
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf eine Paddelmischvorrichtung des Standes der Technik;
Fig. 7 eine schematische Explosionsdarstellung der Paddelmischvorrichtung aus Fig. 6;
Fig. 8 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Paddelmischvorrichtung;
Fig. 9 eine schematische Explosionsdarstellung der Ausführungsform aus Fig. 8;
Fig. 10 eine schematische, perspektivische Darstellung der Welle mit
Doppelpaddeln der Ausführungsform aus Fig. 8 und 9; und Fig. 11 eine schematische Draufsicht auf ein Doppelpaddel aus Fig. 10.
Gleiche oder funktional gleichwertige Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Filtervorrichtung 100 dient dem Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Overspray-Partikeln eines Beschichtungsmaterials wie einem Lack, aus einem diese Partikel enthaltenden Rohgasstrom.
Die Filtervorrichtung 100 umfasst eine Einhausung 102, einen Trichter 104, eine beispielsweise als Paddelmischvorrichtung ausgebildete Mischvorrichtung 106 und eine Reingaseinrichtung 108.
Die Einhausung 102, der Trichter 104, die Paddelmischvorrichtung 106 und die Reingaseinrichtung 108 sind in bzw. an einem Gestell 110 angeordnet.
Der Trichter 104 ist unterhalb der Einhausung 102 angeordnet und die Paddelmischvorrichtung 106 ist unterhalb des Trichters 104 angeordnet.
Die Reingaseinrichtung 108 ist seitlich an der Einhausung 102 angeordnet.
Die Einhausung 102 umgibt drei, übereinander angeordnete Filterreihen 112 eines Filtermoduls 113, welche fluidisch mit der Reingaseinrichtung 108 verbunden sind, wie in Fig. 4 zu sehen ist.
Die Einhausung 102 umfasst einen Einlassabschnitt 114, welcher in einem Ruhezustand der Filtervorrichtung 100 mit einer Abdeckung 116 abgedeckt werden kann.
Über den Einlassabschnitt 114 wird ein Partikel enthaltender Rohgasstrom aus einem Behandlungsbereich oder einem Behandlungsraum, wie beispielsweise einer Lackierkabine für Fahrzeugkarosserien, in die Filtervorrichtung 100 eingeleitet oder zugeführt. Der Einlassabschnitt 114 umfasst eine Blendeneinrichtung 118 oder ist als solche ausgebildet, mittels welcher das Volumen und/oder die Geschwindigkeit des in die Filtervorrichtung 100 zugeführten Rohgasstromes einstellbar ist.
Die Blendeneinrichtung 118 umfasst vorzugsweise eine Düsenbrille oder als solche ausgebildet.
Der Trichter 104 verjüngt sich, bezogen auf die Schwerkraftrichtung, nach unten und weist unterhalb des Einlassabschnitts 114 der Einhausung 102 eine Wartungstür 120, welche eine Wartungsöffnung 122 des Trichters 104 verschließt
Über die Wartungsöffnung 122 ist der Innenraum des Trichters 104 zugänglich.
Die Wartungstür 120 ist vorzugsweise an vier Positionen in oder an der Wartungsöffnung 122 des Trichters 104 gesichert, um diesen sicher, d.h. insbesondere staubdicht, zu verschließen.
Unterhalb der Wartungstür 120 ist an der Seitenfläche des Trichters 104 eine schubladenartige Ablageeinrichtung 124 angeordnet, welche von dem Trichter 104 absteht und deren Grundebene mit der zugehörigen Seitenfläche des Trichters 104 einen Winkel in einem Bereich von 60° bis 120°, vorzugsweise näherungsweise 90°, einschließt.
In die schubladenartige Ablageeinrichtung 124 kann beispielsweise die Wartungstür 120 für Wartungszwecke abgelegt werden, so dass der auf der Innenseite der Wartungstür 120 haftende Filterhilfsstoff die Umgebung der Filtervorrichtung 100 so gering wie möglich kontaminiert. Ebenso kann bereits beim Öffnen der Wartungstür 120 herausfallender Filterhilfsstoff in der schubladenartigen Ablageeinrichtung 124 aufgefangen werden.
Am Gestell 110 ist ferner ein Frequenzumrichter 126 angeordnet, mit dessen Hilfe die Drehzahl der Paddelmischvorrichtung 106 steuer- und/oder regelbar ist.
Der Frequenzumrichter 126 kann alternativ auch in einem separaten Schaltschrank oder direkt am Motor der Paddelmischvorrichtung 106 angeordnet sein. Die Paddelmischvorrichtung 106 ist auf einer Waage 128 mit zwei Wägezellen 130 gelagert. Die Waage 128 ermöglicht eine Überwachung der Menge des Filterhilfsstoffs, welcher in der Paddelmischvorrichtung 106 aufgenommen ist oder von dieser in den Trichter 104 vorgelegt, d.h. insbesondere hineingewirbelt wird.
Die Wägezellen 130 lagern vorzugsweise jeweils auf einem oder mehreren Kompensatorvorrichtungen, insbesondere Schwingungskompensatoren, welche beispielsweise ein Elastomer aufweisen oder aus einem Elastomer hergestellt sind, um die Vibrationen, die in das Gestell 110 eingetragen werden, von den Wägezellen 130 zu entkoppeln.
Die Paddelmischvorrichtung 106 umfasst ferner einen vorzugsweise mittig angeordneten Absaugstutzten 132, über welchen der in der Paddelmischvorrichtung 106 aufgenommene Filterhilfsstoff abgesaugt oder abgeführt werden kann.
Ebenso umfasst der Trichter 104 vorzugsweise einen Absaug- und/oder Zuführstutzen 134, über welchen direkt in den Trichter 104 Filterhilfsstoff zugeführt werden kann oder aus diesem abgesaugt werden kann.
Die Reingaseinrichtung 108 weist eine integrierte Tür 136 auf, welche insbesondere als Doppeltür ausgebildet sein kann, über welche die Filterreihen 112 reingasseitig aus der Filtervorrichtung 100 entnommen oder ausgetauscht werden können.
In der schematischen Schnittdarstellung in Fig. 4 ist insbesondere eine Richtung des Gasstromes GS durch die Filtervorrichtung 100 dargestellt, in dessen Verlauf das eingeleitete Rohgas in ein Reingas gefiltert wird, um als dieses aus der Filtervorrichtung 100 abgeführt und insbesondere der Umluft einer Behandlungsanlage oder deren Bereiche wieder zugeführt zu werden.
Das in die Filtervorrichtung 100 eingeleitete oder zugeführte Rohgas folgt zunächst im Wesentlichen einer Einströmrichtung 138, welche vorzugsweise vom Einlassabschnitt 114 in Richtung des Trichters 104 weist, wobei ein Innenbereich des Trichters 104 einen Vorlagebereich 140 ausbildet, in welchen die Paddelmischvorrichtung 106 den Filterhilfsstoff vorlegt oder hineinwirbelt. Das aus der Reingaseinrichtung 108 nach unten abgeführte Reingas wird im Anschluss an die Filtervorrichtung 100 beispielsweise in einen Sammelkanal 142 geleitet, um von diesem Sammelkanal der Umluft einzelner Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage, insbesondere sämtlichen Bereichen, wieder zugeführt zu werden.
Innerhalb der Filtervorrichtung 100 nimmt das eingeleitete Rohgas im Vorlagebereich 140 des Trichters 104 Filterhilfsstoff auf, welcher die im Rohgas enthaltenen Partikel bindet.
Das filterhilfsstoffhaltige Gas wird sodann durch die Filterelemente geleitet, wobei sich der Filterhilfsstoff samt der gebundenen Partikel unter Ausbildung von sogenannten Filterkuchen auf den Oberflächen der Filterreihen 112 bzw. der Filterelemente des Filtermoduls 113 absetzt.
Jede Filterreihe 112 umfasst vorzugsweise 24 Filterelemente (nicht dargestellt), wodurch die Filtervorrichtung 100 beispielsweise bei drei, übereinander angeordneten Filterreihen 112 eine Gesamtfilterfläche von 324 m2 oder 342 m2 bereitstellt, was von den Filterelementen abhängt, welche von unterschiedlichen Herstellern bezogen werden können und sich daher unterscheiden können.
Durch die Filterreihen 112 gelangt der Gasstrom GS, d.h. hier insbesondere der abgetrennte oder gefilterte Gasstrom, in die Reingaseinrichtung 108, welche mindestens einen Taschenfilter zur Kontaminationsabsicherung im Leckagefall (nicht dargestellt) aufweisen kann.
Die Reingaseinrichtung 108 stellt durch den Taschenfilter sicher, dass ein näherungsweise vollständig von Partikeln gereinigter Gasstrom GS die Filtervorrichtung 100 als Reingas verlässt, auch wenn es am Filtermodul 113 zum störungsbedingten Austritt von Filterhilfsstoff kommen sollte.
In Fig. 5 ist exemplarisch in einer Schnittdarstellung der Einhausung 102, des Trichters 104 und eines Gaszuführabschnitts 144 der Partikel enthaltene Gasstrom GS vom Gaszuführabschnitt 144 des Behandlungsbereichs oder des Behandlungsraums bis zu den Filterelementen der Filtervorrichtung 100 dargestellt, wobei die Punkte in Fig. 5 Partikel im Gasstrom GS repräsentieren und eine Zunahme der Punktedichte einer erhöhten Partikelkonzentration entsprechen soll. Im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 11 wird nachfolgend die erfindungsgemäße Paddelmischvorrichtung 106 näher beschrieben und gegenüber einer Paddelmischvorrichtung des Standes der Technik abgegrenzt.
In den Fig. 6 und 7 ist eine Paddelmischvorrichtung 200 des Standes der Technik dargestellt, welche Folgendes umfasst: einen Trog 202 mit einem zentral angeordnetem Absaugstutzten 204, eine Welle 206 mit Paddeln 208, welche innerhalb des Troges 202 angeordnet ist, und einen Motor 210, vorzugsweise einen Elektromotor, zum Rotieren der Welle 206, welcher außerhalb des Troges 202 angeordnet ist.
Der Motor 210 weist üblicherweise eine Leistung von 0,5 kW auf.
Die Flächenebene jedes Paddels 208 ist gegenüber der Längsachse der Welle 206 zwischen 30° bis 60°, vorzugsweise um näherungsweise 45°, verdreht, so dass eine Förderung des Filterhilfsstoffs in die Mitte der Paddelmischvorrichtung 200 ermöglicht wird.
Jedes Paddel 208 ist in Bezug auf seine benachbarten Paddel 208, welche in Richtung der Längsachse der Welle 206 beabstandet angeordnet sind, in Umfangsrichtung um 75° bis 165°, vorzugsweise um 120°, versetzt angeordnet.
Die Anordnung der Paddel 208 entlang der Längsachse der Welle 206 ist vorzugsweise spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine senkrecht zur Längsachse der Welle 206 ausgerichtete Spiegelachse 212, welche die Welle 206 mittig schneidet.
Demgegenüber weist eine erfindungsgemäße Paddelvorrichtung 106 eine, wie in den Fig. 8 bis 11 , dargestellt, eine Welle 214 mit einem sechseckigen Profil auf, auf welcher entlang der Längsachse beabstandet zueinander Doppelpaddel 216 angeordnet sind.
Der Motor 210 der Paddelvorrichtung 106 weist zudem vorzugsweise eine Leistung von 3 kW auf. In der Ausführungsform der Fig. 8 bis 10 umfasst die Paddelvorrichtung 106 sieben Doppelpaddel 216, welche bezogen auf die Spiegelachse 212 spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Jedes Doppelpaddel 216 ist in Bezug auf seine benachbarten Paddel 216, welche in Richtung der Längsachse der Welle 214 beabstandet angeordnet sind, in Umfangsrichtung um 50° bis 100°, vorzugsweise um 60° bis 90°, versetzt angeordnet.
Ein Doppelpaddel 216 umfasst zwei Einzelpaddel, welche sich in Bezug auf die Längsachse der Welle 214 radial gegenüberliegen und bezüglich der Längsachse der Welle 214 punktsymmetrisch ausgebildet sind.
Die Ausführungsform der Paddelmischvorrichtung 106 in den Fig. 8 bis 11 weist zwei gleiche äußere Doppelpaddel 218, vier gleiche innere Doppelpaddel 220 und ein zentrales Doppelpaddel 222 auf.
Jedes Doppelpaddel 216 umfasst zwei gleiche Schaufelflächen 224, welche jeweils aus einer oder mehreren Teilflächen besteht, d.h. insbesondere jedes Einzelpaddel eines Doppelpaddels 216 umfasst eine einteilige oder mehrteilige Schaufelfläche 224.
Vorzugsweise weisen die äußeren und die inneren Doppelpaddel 218, 220 Schaufelflächen 224 mit zwei Teilflächen auf, von denen die zur Mitte der Paddelmischvorrichtung 106 bzw. der Welle 206 weisende Umlenkfläche 226 gegenüber der übrigen Vorlagefläche 228 gebogen und/oder abgekantet ist, wobei die Flächen 226, 228 einen Winkel W von 85° bis 175°, vorzugsweise 135°, einschließen, wie in Fig. 11 ersichtlich.
Die Vorlageflächen 228 dienen insbesondere zur Vorlage des Filterhilfsstoffs in den Trichter 104, wohingegen die Umlenkflächen 226 insbesondere zur Förderung des Filterhilfsstoffs in die Mitte der Paddelmischvorrichtung 106 dienen.
Die Außenkanten der Vorlageflächen 228 sind vorzugsweise parallel zur Wandung des Trogs 202 und ermöglichen dadurch, dass der Filterhilfsstoff im Wesentlichen über die Längsachse der Welle 214 homogen verteilt in den Vorlagebereich 140 gewirbelt wird, so dass der Gasstrom GS mehr Filterhilfsstoff in Richtung Filterelemente mitreißen kann und/oder die Bildung von Agglomeraten aus Filterhilfsstoff und Partikeln reduziert wird.
Jeder Schaufelabschnitt 224 eines jeden Doppelpaddels 216 ist vorzugsweise über zwei parallel zueinander ausgerichtete Stegflächen 230 mit der Welle 214 verbunden, wobei die Stegflächen 230 eine oder mehrere Öffnungen 232, vorzugsweise Rundbohrungen, zur Gewichtsreduzierung und damit zur Reduzierung des Massenträgheitsmoments aufweisen, wie in den Fig. 9 und 10 zu erkennen ist.
Eine erfindungsgemäße Paddelmischvorrichtung 106 ist demnach in der Lage, Filterhilfsstoff aufzuwirbeln und in den Vorlagebereich 140 des Trichters 104 hineinzuwirbeln, ferner Agglomerate aus Filterhilfsstoff und Partikeln aufzubrechen und Filterhilfsstoff leichter in Richtung der Mitte der Paddelmischvorrichtung 106 zu fördern, wodurch ein verbessertes Absaugverhalten während des Austauschs des Filterhilfsstoff, wie Steinmehl, erreicht werden kann. Hierbei ist die Drehzahl der Paddelmischvorrichtung 106 über den Frequenzumrichter 126 steuer- und/oder regelbar.
Bezugszeichenliste
Filtervorrichtung
Einhausung
Trichter
Mischvorrichtung
Reingaseinrichtung
Gestell
Filterreihe
Filtermodul
Einlassabschnitt
Abdeckung
Blendeneinrichtung
Wartungstür
Wartungsöffnung schubladenartige Ablageeinrichtung
Frequenzumrichter
Waage
Wägezelle
Absaugstutzen der Paddelmischvorrichtung
Absaug- und/oder Zuführstutzen des Trichters integrierte Tür
Einströmrichtung
Vorlagebereich
Sammelkanal
Gaszuführabschnitt
Paddelmischvorrichtung des Standes der Technik
Trog
Absaugstutzen
Welle
Paddel
Motor
Spiegelachse
Welle mit Sechskantprofil 216 Doppelpaddel
218 äußeres Doppelpaddel
220 inneres Doppelpaddel
222 zentrales Doppelpaddel
224 Schaufelfläche
226 Umlenkfläche
228 Vorlagefläche
230 Stegfläche
232 Öffnung
GS Gasstrom
W Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Filtervorrichtung (100) zum Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom, wobei die Filtervorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Einhausung (102), welche einen Einlassabschnitt (114) umfasst; mindestens ein Filtermodul (113), welches innerhalb der Einhausung (102) angeordnet ist; einen sich nach unten verjüngenden Trichter (104), welcher unterhalb der Einhausung (102) angeordnet ist und fluidisch mit der Einhausung (102) verbunden ist; und eine Mischvorrichtung (106) zum Aufwirbeln eines Filterhilfsstoffs, insbesondere eines partikelförmigen Steinmehls, welche unterhalb des Trichters (104) angeordnet ist und fluidisch so mit dem Trichter (104) verbunden ist, dass der aufgewirbelte Filterhilfsstoff im Wesentlichen in den Trichter (104) vorlegbar ist, wobei der Rohgasstrom durch den Einlassabschnitt (114) der Einhausung (102) in einer Einströmrichtung (138) der Filtervorrichtung (100) zuführbar ist, und wobei die Einströmrichtung (138) im Wesentlichen von dem Einlassabschnitt (114) in Richtung des Trichters (104) weist.
2. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (100) eine Reingaseinrichtung (108) umfasst, welche gegenüber dem Einlassabschnitt (114) außen an der Einhausung angeordnet ist und fluidisch mit dem Filtermodul (113) verbunden ist.
3. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Filtermodul (113) mindestens zwei, vorzugsweise drei übereinander angeordnete Filterreihen (112) umfasst, welche insbesondere horizontal und parallel zueinander ausgerichtet sind.
4. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Filterreihe (112) mindestens 20 Filterelemente, vorzugsweise 24 Filterelemente, umfasst.
5. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente zusammen eine Filterfläche von mindestens 300 m2, vorzugsweise zwischen 324 m2 und 345 m2, ausbilden.
6. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reingaseinrichtung (108) einen Reingasstrom nach unten oder nach oben aus der Filtervorrichtung (100) abführt.
7. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung (106) zur Überwachung der Menge des Filterhilfsstoffs auf einer Waage (128) gelagert ist.
8. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung (106) eine Paddelmischvorrichtung ist, welche mindestens fünf, vorzugsweise sieben, Doppelpaddel (216) aufweist, welche entlang einer Welle (214) angeordnet sind.
9. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Doppelpaddel (216) umfasst zwei bezüglich der Längsachse radial gegenüberliegende Einzelpaddel.
10. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpaddel zur Längsachse der Welle (214) punktsymmetrisch ausgebildet sind.
11. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einzelpaddel eines Doppelpaddels (216) eine Schaufelfläche (224) aufweist, welche eine oder mehrere Teilflächen (226, 228) aufweist.
12. Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Teilflächen (226, 228) der Schaufelflächen (224) der Doppelpaddel (216) dazu ausgelegt sind, den Filterhilfsstoff, bezogen auf die Längsrichtung der Welle (214), in die Mitte der Mischvorrichtung (106) zu fördern.
13. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung (106) einen Motor (210), insbesondere einen Elektromotor, umfasst, welcher eine elektrische Leistung von mindestens 0,5 kW, vorzugsweise 3 kW, aufweist.
14. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl der Mischvorrichtung (106) mittels eines Frequenzumrichters (126) steuer- und/oder regelbar ist.
15. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung (106) mit einer Drehzahl von 20 Hz bis 60 Hz, vorzugsweise 30 Hz bis 50 Hz, den Filterhilfsstoff aufwirbelt.
16. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reingaseinrichtung (108) mindestens eine Filtereinheit umfasst und/oder stromabwärts der Reingaseinrichtung (108) mindestens ein Staubsensor zur Überwachung des Reingasstroms vorgesehen ist.
17. Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterreihen (112) über die Seite der Einhausung (102), an welcher die Reingaseinrichtung (108) angeordnet, austauschbar ist.
18. Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere eine Lackieranlage zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien, umfassend mindestens eine Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19. Verfahren zum Abtrennen von Partikeln, insbesondere von Partikeln eines Beschichtungsmaterials, aus einem Partikel enthaltenden Rohgasstrom, insbesondere zum Betrieb einer Filtervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einströmen eines Rohgasstromes in eine Filtervorrichtung (100) über einen Einlassabschnitt (114) einer Einhausung (102);
Aufwirbeln eines Filterhilfsstoffs mittels einer Mischvorrichtung (106), vorzugsweise einer Paddelmischvorrichtung;
Mitreißen des aufgewirbelten Filterhilfsstoffs durch den Rohgasstrom; Beschichten eines Filtermoduls (113), welches innerhalb der Einhausung (102) der Filtervorrichtung (100) angeordnet ist, durch den mitgerissenen Filterhilfsstoff;
Filtern des Rohgasstroms in dem Filtermodul (113); und Ausströmen eines Reingasstroms aus der Filtervorrichtung (100).
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst:
Steuern und/oder Regeln einer Drehzahl der Mischvorrichtung (106) zur Anpassung der Menge des aufgewirbelten Filterhilfsstoffs.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst:
Überwachen der Menge des aufgewirbelten Filterhilfsstoffs mittels einer Waage (128), auf welcher die Mischvorrichtung (106) lagert.
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