CH625969A5 - - Google Patents

Description

Der Erfindung wurde nun die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Filter mit Rückspülvorrichtung zu verbessern und insbesondere auch die genannten teils nachteilig empfundenen Punkte zu vermeiden. Überraschenderweise ist nun herausgefunden worden, dass mit der Erfindung sowohl eine tatsächliche Erhöhung des Reinigungseffektes als auch eine wesentliche bauliche Vereinfachung erreicht wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Reinigung von langgestreckten Hohlfiltern für Luft, insbesondere Filterschläuchen mit Gegenspülung entgegengesetzt zur Strömung der durch den Filter gereinigten Staubluft, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenspülung mit einem ersten Druckluftschock und einem zweiten unmittelbar anschliessenden Nachspülstoss mit geringerer Intensität, jedoch längerer Dauer, durchgeführt wird.

Die Erfindung bezweckt, dass eine Staubschicht schlagartig vom Filtergewebe weggeschleudert und einzelne Staubpartikel in einer Nachspülphase nach aussen aus dem Filtergewebe weggeblasen werden.

Erst mit diesem neuen Verfahren ist erkannt worden, dass der Reinigungsvorgang bis heute eigentlich nur eingeleitet,

aber nicht sauber zu Ende geführt wurde. In der eingangs erwähnten DE-PS 1 228 130 wird erwähnt, dass in bezug auf die Reinigungswirkung die Zeitdauer der Spüldruckphase offenbar nicht von kritischem Einfluss sei, wie danach mit Versuchsbeispielen belegt wird. Erfindungsgemäss ist erkannt worden, dass der erste Schlag nur die Staubschicht wegschleudern soll, danach aber mit geringerer Intensität der Spülluftwirkung das Filtergewebe sich langsam entspannen und zurück auf den Korb legen soll. In dieser Zeit werden die Staubteile im Filtergewebe gelockert und durch den Nachspülstrom aus dem Gewebe hinausgeblasen. Der bisher fast als Naturgesetz hingenommene Staubdurchbruch ins Schlauchinnere nach jedem Spülvorgang, der in einzelnen Fällen (feine Farbpulver) von blossem Auge als Staubwolke in der Reinluft festgestellt werden konnte, unterbleibt jetzt vollständig, ist zumindest mit den üblichen Geräten nicht mehr feststellbar.

Das neue Verfahren lässt sich tatsächlich auf verschiedene Weise in die Praxis umsetzen. Die naheliegende Lösung liegt darin, aus einer Hochdruckquelle das Spülluftventil zeitlich und in der Luftmenge gemäss dem neuen Verfahren zu steuern, oder zum Beispiel ein Ventil mit zwei Öffnungspositionen, zwei unterschiedliche Ventile oder aber ein Ventil mit einer besonderen konstruktiven Ausbildung der Schlussteile zu verwenden. Nach den bisherigen Ermittlungen haben sich beste Resultate ergeben, wenn die Nachspülphase 3-20mal, bevorzugt 3-7,5mal so lange dauert wie der erste Druckluftstoss, und der mittlere im Filterschlauch erzeugte Druck während der Nachspülphase etwa 2—6mal kleiner ist als der entsprechende Spitzendruck des ersten Druckluftstosses.

Besonders vorteilhaft ist, wenn während des gesamten Gegenspülvorganges im Filterschlauch ein Uberdruck und ein allmählicher Übergang zu dem wieder einsetzenden Filtervorgang erzeugt wird, bei dem die zu filternde Luft durch das Filtergewebe hindurchgesaugt wird, also im Filterschlauch ein Unterdruck herrscht in bezug auf die umgebende Staubkammer. Um definierte Verhältnisse für den Rückspülvorgang, besonders die Überleitung in den Filtervorgang zu bekommen, und insbesondere auch, um mit der kleinstmöglichen wirksamen Spülluftmenge den kleinstmöglichen Energie- bzw. Spülluftverbrauch zu erhalten, wird die Zeitdauer des Gegenspül-stosses bevorzugt stufenlos einstellbar sein. Je nach dem auf welche Art das Verfahren vorrichtungsgemäss verwirklicht wird, soll die Intensität der Gegenspülluft gleichzeitig oder unabhängig beim ersten Druckluftstoss und beim Nachspülstoss einstellbar sein. Die besten Resultate konnten erzielt werden, wenn die wirksame Spülluftmenge etwa dem Inhalt eines Filterschlauches entspricht, und eine entsprechende Spülluft5

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menge in unmittelbarer Nähe der freien Öffnung des Filterschlauches mit einem Druck von 3000-8000 mm WS, bevorzugt 4000—6000 mm WS, bereitgehalten und über ein Grossflächenventil mit einer Treibdüse direkt gegen das Filterschlauchinnere abgegeben wird, und dass die Spülzeit so lange einge- s stellt ist, dass das Grossflächenventil bei einem Druck höher als 2000-3000 mm WS wieder schliesst. Das Verfahren kann deshalb ganz besonders vorteilhaft für die Reinigung eines Niederdruckfilters eingesetzt werden, bei dem eine etwa dem Inhalt eines Filterschlauches entsprechende wirksame Spül- io luftmenge mit einem durchschnittlichen Überdruck von wenigstens 3000 höchstens aber 8000 mm WS direkt aus einem Lufttank über ein Grossflächenventil in eine frei in den Filterschlauch gerichtete Düse abgegeben wird. In den meisten Anwendungsfällen hat es sich als zweckmässig erwiesen, den is Luftdruck im Spüllufttank vor einer Spülung auf 4000-6000 mm WS zu bringen und während der Spülung im Spüllufttank nun auf 2000-3000 mm WS fallen zu lassen.

Die Erfindung betrifft ferner einen Niederdruckfilter mit Gegenspülvorrichtung zur Reinigung staubhaltiger Luft zur 20 Ausführung des Verfahrens umfassend eine

— Staubluftkammer, darüber einen

— Abluftraum für die gereinigte Luft

— sowie einen Spüllufttank wobei die Staubluftkammer durch eine grössere Anzahl Filter- 25 schläuche über freie Öffnungen mit dem Abluftraum verbunden ist, und mit dem Spülluftende eine Gegenspülvorrichtung angeordnet ist, welche steuerbare Ventile, und mit in Richtung gegen das Innere der Filterschläuche gerichteten Mündungsstücken, aufweist. 30

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spüllufttank über und mit Abstand zu der Staubluftkammer angeordnet ist und die Ventile am Spüllufttank angeschlossen sind, so dass die für eine Gegenspülung notwendige Luftmenge mit dem vorgesehenen Druck in einstellbaren Zeitabständen aus 35 dem Spüllufttank direkt in das Mündungsstück abgelassen werden kann.

In der Praxis sind zwei Auffassungen dominierend, gemäss der einen soll ein starker kurzer Pressluftschlag in den Schlauch gegeben werden. Gemäss der anderen soll ein län- 40 gerdauernder Gegenspülstrom von wenigstens mehreren Sekunden, jedoch mit entsprechend tiefer Intensität das Filtergewebe eher schonen und doch gut reinigen. Es ist nun aber erkannt worden, dass der Reinigungsvorgang bisher nur immer in einem Teilaspekt beeinflusst und kontrolliert wurde. Ge- 45 mäss der neuen Erfindung wird die Gegenspülung intensiv eingeleitet und wirksam zu Ende geführt, was eine wesentlich höhere Filterbelastung erlaubt und auch einen besseren Reinigungseffekt ergibt.

Bei einem kleineren Filter von zum Beispiel 24 Filter- 50 schlauchen wird in einem Durchlauf jeder einzelne Schlauch nach dem anderen mit der Gegenspülung gereinigt. Dieses Spiel wird während der ganzen Betriebszeit wiederholt. Gemäss der Erfindung ist es nun vorteilhaft, wenn ein möglichst grosser Zeitabstand zwischen zwei Gegenspülungen eingestellt 55 wird, so dass aussen am Filter eine relativ dicke Staubschicht von mehreren Millimetern bis zu 1 cm sich ansetzt. Die Staubschicht selbst ist bekanntlich ein besseres, zumindest produktspezifischeres Filtermaterial als irgend ein Filtergewebe, da die Poren in der Staubschicht kleiner sind als die zu reinigenden 60 Staubteile. Die Staubschicht wird durch die strömende Luft etwas verfestigt und bildet einen zusammenhängenden Staubmantel um den ganzen Schlauch herum. Das Filtergewebe ist bei jedem Schlauch über einen Drahtkorb gestülpt, so dass das Filtergewebe auch bei starker Luftströmung bzw. entsprechen- 65 dem Luftdruck von aussen nach innen die Rohrform behält. In den einzelnen freien Flächen im Drahtkorb baucht das Filtergewebe nach innen und die Staubschicht passt sich dieser Form an. Es wird nun durch plötzliches Öffnen eines grossflächigen Membranventils ein erster Spülluftschock erzeugt, der direkt gegen das Innere des Filterschlauches wirksam ist. Mit dem ersten Schock wird die Luftsäule im Filterschlauch komprimiert, es wird relativ zu dem Druck ausserhalb des Filtergewebes ein Überdruck erzeugt und mit der Energie der Schockwelle das Filtergewebe mit der Staubschicht aufgebläht und die Staubschicht weggeschleudert. Was jedoch bei den bisherigen Filtern nun geschah hat man übersehen, denn das Filtergewebe bewegt sich bei den bekannten Ausführungen mit annähernd derselben Geschwindigkeit nach aussen und wieder nach innen. Es treten tatsächlich selbst bei geringen Druckdifferenzen Kräfte von 50 bis zu mehreren 100 kg auf, die das Filtergewebe wieder nach innen drücken bzw. werfen. Die Rückwärtsbewegung kann bei den bekannten Filtern deshalb ebenfalls als schlagartig bezeichnet werden, was zur Folge hat, dass ein verhältnismässig grosser Anteil der um den Schlauch schwebenden Staubteile durch die voll offenen Gewebeporen hindurch, ebenso wie Staubteile, die im Filtergewebe selbst sich befinden, nach innen gedrückt werden.

Es ist nun aber falsch, wenn man aufgrund dieser Tatsachen folgern würde, dass der Spülschlag einfach länger dauern müsse, denn dadurch würde nicht nur ein Vielfaches an Druckluft, zum Beispiel bezogen auf das innere Schlauchvolumen, benötigt, sondern darüber hinaus das Filtergewebe mit grossen Kräften gespannt, was zu frühzeitigem Reissen des Gewebes führt.

Es ist erkannt worden, dass optimale Werte für Luftverbrauch, Gewebebeanspruchung und auch für den Filtervorgang selbst erzielt werden, wenn nach einem ersten Schlag eine Nachspülung erfolgt, wenn ein Nachdruck erzeugt wird, der so gross ist, dass das Gewebe ganz langsam seine nach innen gebauchte Form wieder einnimmt. Der Teppich soll hier auch nur auf einer Seite, nämlich nach aussen, geklopft werden.

Bei einem Niederdruckfilter ist eine gute Nachspülung gewährleistet, wenn eine etwa dem Inhalt eines Filterschlauches entsprechende Spülluftmenge mit einem durchschnittlichen Überdruck von wenigstens 3000, höchstens aber 8000 mm WS direkt am Lufttank über ein Grossflächenventil in die frei in den Filterschlauch gerichtete Düse abgegeben wird. Bei einem Filterschlauch-Inhalt von 201 wurden mit 15—301 Spülluft sehr gute Resultate gewonnen. Beste Werte wurden erreicht, wenn der Druck im Lufttank vor der Spülung 4000-6000 mm WS beträgt und während der Spülung nicht mehr als 2000—3000 mm WS fällt, denn nur so ist bei einem Niederdruckfilter ein kraftvolles Nachspülen sichergestellt. Ist der Anfangsdruck zu hoch, würde zu viel Luft verbraucht. Stellt man aber bei zu hohem Druck eine kurze Zeit ein, müsste die Intensität für die Nachspülung gesondert, zum Beispiel durch eine besondere Bauweise des Ventils mit zwei Öffnungsstufen usw., gesteuert werden. Gemäss der neuen Erfindung erübrigen sich bei Niederdruckfiltern aufgrund der besonders vorteilhaften Ausführungen solche Zusätze.

Eine der wesentlichsten Massnahmen beim neuen Niederdruckfilter wird auch darin gesehen, dass die wirksame Spülluftmenge direkt beim Ventil bereitgestellt wird. Die Spülluft wird mit fast der vollen Energie direkt in eine Treiberdüse abgegeben. Die Treiberdüse ist mit etwas Abstand über der freien Öffnung des Filterschlauches angeordnet und in das Schlauchinnere gerichtet. Die Druckenergie wird erst im letzten Moment beim Schlauch in die erste Schockspülung und die anschliessende Nachspülung umgesetzt.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels erklärt und auch einzelne bevorzugte Ausbildungsgedanken werden beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine ganze Filteranlage mit 2 Niederdruckfiltern.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Spüllufttank mit Ventil und Düse.

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Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt III—III in der Fig. 2, ein Übergangsdetail vom Spüllufttank in die Düse.

Die Fig. 4 zeigt den Druckverlauf an mehreren Stellen im Filterschlauch während der Gegenspülung.

Die Fig. 5 zeigt den nach innen gebauchten Filterschlauch im Schnitt bei Staubabscheidung.

Die Fig. 6 zeigt denselben Schlauch während der Rückspülung.

In der Folge wird nun Bezug genommen auf die Fig. 1, 2 und 3.

Fig. 1 zeigt den Einsatz von zwei Niederdruckfiltern. Der Filter 1 links und der Filter 2 rechts sind über Rohrverbindungen 3 und 4 sowie die Rohrleitung 5 an eine gemeinsame Gebläsegruppe 6 für die Spülluft angeschlossen. Die Gebläsegruppe 6 besteht aus einem Antriebsmotor 7, einem Kreiskolbengebläse 8 sowie einem ansaug- und druckseitigwirkenden Schalldämpfer 9. Da von den Gebläsen meistens ein störender Lärm verursacht wird, ist man in jüngerer Zeit dazu übergegangen, mehrere Einheiten von Gebläsen in einem schallgeschützten Gebläseraum aufzustellen. Dies trifft vor allem bei Mühlen zu, da dort für die pneumatischen Transporte meistens mehrere Gebläse im Einsatz sind. Wie mit einem Abzweigstutzen 10 angedeutet ist, kann die Luft vom Gebläse andere Luftverbraucher speisen.

Der Filter 1 weist eine grosse Staubluftkammer 11 auf, die durch eine Schleuse 12 die Staubluftkammer nach aussen absperrt. Der Filter 1 weist ferner einen Einlaufstutzen 13 für die staubhaltige, zu reinigende Luft sowie am oberen Deckel befestigte Filterschläuche 14 und 15 auf. In der Praxis werden nur in Sonderfällen, zum Beispiel für Siloaufsatzfilter, nur zwei Filterschläuche verwendet. Zahlenmässig dürften dagegen Filter mit etwa 20-100 Schläuchen in der Industrie am häufigsten vorkommen. Beim Filterschlauch 14 ist ein rohrförmiges Filtergewebe 16 über einen Stützkorb 17 gestülpt, der seinerseits aus vertikalen Drähten 18 und spiralförmigen Windungen 19 aufgebaut ist, und so eine grosse Anzahl freier Felder 20 bildet. Der Stützkorb 17 kann zusammen mit dem Filtergewebe 16 oder das Filtergewebe allein von der Verbindung mit dem Deckel 27 der Staubluftkammer 11 gelöst werden. Jeder Filterschlauch 14 bzw. 15 hat eine nach oben offene freie Öffnung 21, durch die die durch das Filtergewebe gereinigte Luft frei abströmen kann, wie bei Filter 2 ersichtlich ist. Alle Luft strömt durch die freie Öffnung 21 in einen Abluftraum 22, der durch ein unteres Gehäuse 23 und einen Deckel 24 (Filter 1) gebildet und über ein Aspirationsrohr 25 an einen Ventilator bzw. eine zentrale Aspiration angeschlossen ist, von wo sie ins Freie oder zurück in den Arbeitsprozess geführt werden kann. Ein Spüllufttank 26 ist mit Abstand über der Staubluftkammer 11 angeordnet, so dass die Abluft ungehindert durch die freien Öffnungen 21 in den Abluftraum 22 strömen kann. Der Spüllufttank 26 ist beim Filter 1 vollständig im Abluftraum 22 integriert und mit Zwischenstücken 28 auf dem Deckel 27 abgestützt. Beim Filter 2 ist der Spüllufttank 26 oben frei. Der Spüllufttank 26 ist in Fig. 2 in vergrössertem Massstab mit einer Düse 30, einem Ventil 31 über der freien Öffnung 21 dargestellt. Der Spüllufttank 26 ist oben und unten flach ausgebildet, dies ist deshalb möglich, weil die Düsen 30 durch den Spüllufttank 26 hindurch geführt sind und oben und unten fest und dicht mit den zwei betreffenden Tankflächen verbunden sind. Je mehr Filterschläuche ein Filter aufweist, desto grösser-flächiger wird der Spüllufttank 26 und entsprechend vergrös-sern sich die Abstützungen für beide Tankflächen.

Das Ventil 31 entspricht in seinem Aufbau der in der GB-PS 1 021 560 dargestellten Konstruktion. Es handelt sich um ein sogenanntes Grossflächenventil, das an die besonderen Anforderungen für die Gegenspülung von Niederdruckfiltern angepasst ist. Eine Grossflächenmembrane 32 ist durch ein Ventilgehäuse 33 über Schrauben 34 luftdicht auf den Spüllufttank 26 angepresst. Durch die besondere Formgebung der Membrane 32 und entsprechendem Zwischenraum zwischen dem Dichtrand 35, der Düse 30 und dem Ventilgehäuse 33 kann sich Membrane 32 in der gezeigten Konstruktion nur von und zu der Düse bewegen und entsprechend in die offene oder geschlossene Stellung gehen. In der Membrane 32 sind mehrere ganz kleine Löcher 36, so dass der im Spüllufttank 26 vorhandene Luftdruck sich auch auf der oberen Fläche der Membrane 32 einstellt. In der Düse 30 ist bei geschlossener Stellung der Membrane 32 kein Druck oder sogar Unterdruck entsprechend dem Druck im Abluftraum 22. Daraus folgt, dass die Membrane von oben auf einer grösseren Fläche mit Druckluft beaufschlagt wird als von unten. Die Membrane 32 wird zudem mit einer schwachen Feder 37 nach unten gedrückt, so dass die Membrane 32 im Normalbetrieb geschlossen ist, und zwar mit verhältnismässig grossen Kräften.

Der Raum über der Membrane 32 ist durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 53 unter Kontrolle. Wird das Elektromagnetventil 53 geöffnet, wird über eine in bezug auf die Löcher 36 grosse Fläche die Druckluft über der Membrane 32 abgelassen, der Druck fällt plötzlich auf 0, was durch die nach wie vor von unten wirkenden Druckkräfte im Spüllufttank, auf die entsprechende freie Ringfläche, ein schlagartiges Freigeben des grossen Durchtrittsquerschnittes 38 zur Folge hat.

Die Druckluft wird mit dem gesamten Behälterdruck durch grosse Durchbrechungen 39 im Deckel des Spüllufttankes 26 und dem Durchtrittsquerschnitt 38 in die Düse 30 getrieben. Die Düse selbst weist ein längeres zylindrisches Rohrstück 40 auf und ist mit dem unteren Ende als eine Treiberdüse 41 mit einer Treiböffnung 42 ausgebildet. Die verengende Form der Treiberdüse 41 hat nun zur Folge, dass sich die über grosse Querschnitte vom Spülluftbehälter 26 in die Düse 30 stürzende Druckluft in der Treiberdüse im Bereich der Stelle 43 fast auf den vollen Behälterdruck wieder komprimiert. Die Querschnitte 39, 38 und 42 sind in Strömungsrichtung sukzessiv kleiner.

Die besten Werte konnten erzielt werden, wenn die Treiberdüse 41 mit Abstand über der freien Öffnung 21 liegt, so dass der Querschnitt der freien Öffnung 21 für die Strömung der gereinigten Luft von unten nach oben durch die Stelle etwa konstant bleibt. Eine interessante Sonderheit liegt in der konstruktiven Auslegung der die Luftströmung bestimmenden Teile. So wurde zum Beispiel das starre Verbinden des unteren und oberen Behälterbodens durch die Düse 30, und der Ausbildung des Durchtrittsquerschnitts 39 in Form einer grossen Anzahl auf einem Kreis angeordneter Einzelbohrungen als lufttechnisch anfänglich ungeeignet betrachtet. Ein trotzdem durchgeführter Versuch hat dann aber im Gegenteil gezeigt,

dass damit eine effektive Optimal-Lösung gefunden wurde, die sowohl die baulichen Aufwendungen, strömungstechnisch wie auch in bezug auf den Aufbau eines maximalen Druckes an der Stelle 43 und damit die grösstmögliche Wirksamkeit der Gegenspülung im Filterschlauch bewirkt.

In Fig. 1 ist der Filterschlauch 14 als frischer, noch nicht in Betrieb genommener Schlauch dargestellt. Der Schlauch 15 im Filter 1 und auch in Fig. 5 hat eine zeichnerisch übertrieben starke Staubschicht nach längerer Staubluftfiltrierung.

Fig. 6 soll etwa den Höhepunkt der Schockspülung zeigen, wenn der staubbeschlagene Schlauch aufgebläht ist, und die Staubschicht beginnt wegzufliegen. Der Schlauch 50 im Filter 2 soll symbolisch den Zustand mitten in der Gegenspülung zeigen, etwa beim Übergang von der Schockspülung zu der Nachspülung. Die Hauptmenge des Staubes ist vom Gewebe weggeschleudert worden. Mit der Nachspülung wird auch dafür gesorgt, dass der um den Filter schwebende Staub nicht sofort wieder auf den Filter zurückgezogen wird, sondern genügend Zeit bekommt, sich zu entfernen und nach unten zu fallen. Der ganze Spülvorgang kann deshalb auch mit dem gezwungenen

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Erzeugen einer Ruhepause nach der Schockspülung bezeichnet werden. Beim Schlauch 51 ist die Gegenspülung vollständig abgeschlossen und die Staubreinigung setzt wieder ein, aber erst jetzt, nachdem der Schlauch seine nach innen gebauchte Form wieder eingenommen hat.

In Fig. 1 und 2 ist das Elektromagnetventil 53 dargestellt, welches über elektrische Steuerleitungen 54 an ein Steuergerät

55 angeschlossen ist. Das Steuergerät 55 weist eine Schaltuhr

56 auf, mit der die Zeitabstände für einen Spülvorgang wählbar sind. Mit entsprechenden elektrischen Elementen wird über die Steuerleitungen dafür gesorgt, dass jede einzelne Gegenspülung nach dem vorgewählten Intervall durchgeführt wird, wobei bei der gezeigten Ausführung für kleine Filter jeder Filterschlauch einzeln, einer nach dem andern gegengespült wird. Bei grösseren Filtern, zum Beispiel 30 und mehr Schläuchen, können zwei oder mehrere Schläuche gleichzeitig gespült werden. Ob ein Schlauch einzeln oder mehrere Schläuche gleichzeitig gespült werden, hängt auch von dem ganzen Aspirationssystem ab. Das Steuergerät 55 ist doppelt dargestellt, so dass die Filter 1 und 2 unabhängig eingestellt werden können.

Als besonders interessanter Punkt ist beim Steuergerät noch eine weitere Einstellung, nämlich die zeitliche Spüllängeneinstellung 57. Durch die weiter oben ausführlich beschriebenen baulichen Besonderheiten kann man, zusammen mit der Einstellung von Intervall und Zeitdauer der ganzen Gegenspülung, mit den allereinfachsten Mitteln eine sehr grosse Anzahl spezifischer Fälle für die Staubluftreinigung auf bisher nicht gekannte optimale Weise lösen.

Die Fig. 4 zeigt nun den gemessenen Druckverlust an verschiedenen Stellen eines etwas über 2 m langen Filterschlauches, wobei der Luftdruck im Spüllufttank bei Beginn der Spülung etwa 5000 mm WS und am Ende der Spülung etwas unter 3500 mm WS betrug. Die Kurven wurden über Piezoquarze und Kathodenstrahloszillographen aufgenommen und zeigen vertikal den Druckverlauf, horizontal die Zeit, rechts von 0 beginnend. Um etwas mehr Übersicht zu bekommen, wurden die Kurven mit einem Abstand übereinander belassen.

Die Druckkurve A ist zuoberst bei der freien Öffnung des Filterschlauches gemessen worden, die Kurve E zuunterst über dem verschlossenen unteren Ende des Filterschlauches. Die Kurve E ebenso wie die nächstgelegene D sind deshalb von Randeinflüssen mitbestimmt (Rückwerfen der Druckwelle usw.), zeigen aber doch schon einen verhältnismässig steilen ersten Druckanstieg bei Beginn (0,05 Sek.!) und lassen anschliessend an die Spitze die mit weniger Intensität bzw. Druck und etwa 3/10 Sek. dauernde Nachspülung deutlich erkennen. Die Kurven B und C, die repräsentativ für etwa 2/3 der Schlauchlänge von der Mitte aus sind, lassen sehr ausgeprägt das neue Verfahren erkennen. In beiden Fällen dauert der erste Druckanstieg etwa V100 Sek. und ist damit ausgesprochen schlagartig. Nach weiteren 3/100 Sek. ist die erste Reinigungsphase abgeschlossen. Zu vermerken ist noch, dass die Druckmessungen bei einem sauberen Filterschlauch durchgeführt wurden. Ist auf dem Filterschlauch eine Staubschicht, wäre der Druckanstieg in der ersten Reinigungsphase noch wesentlich ausgeprägter. Die Kurven B und C zeigen ferner einen sanften Ubergang von der ersten Schockphase zu der zweiten Nachspülphase. Der Übergang von der ersten Phase zu der zweiten Phase entscheidet ebenfalls, ob die grossen Vorteile des neuen Verfahrens voll genutzt werden können. Würde nämlich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase eine auch nur ganz kurzzeitige Pause eintreten, bestünde die Gefahr, dass der Filterstoff zurück auf den Stützkorb schlägt und Feinstaub nach innen durchdrückt.

Für die Phase der Nachspülung wird ein verhältnismässig ruhiger, jedoch tiefer Druckverlauf angestrebt. Während der Nachspülphase ist der mittlere Druck, je nachdem welche

Kurve betrachtet wird, etwa um den Faktor 6 bis 2 mal grösser als der entsprechende Spitzendruck in der ersten Reinigungs-phase. Die zeitlichen Proportionen von der ersten Schleuderphase zu der Rückspülphase liegt zwischen 1:3 und 1:7,5. Die optimalen Werte wurden bisher erst für wenige Produkte ermittelt. Es ist zu erwarten, dass bei gewissen Produkten die Nachspülzeit bis zu über 20mal länger sein muss als die erste Phase. Der andere Extremwert dürfte etwa dort liegen, wo ein so langsamer Druckabbau stattfindet, dass das Filtergewebe nicht zurückschlägt, sondern entsprechend langsam auf den Stützkorb zurückgelegt wird.

Sehr interessant ist nämlich die Kurve zu Messpunkt A, der am oberen Antrittsende des Filterschlauches angeordnet war. Verfolgt man den Druckverlauf wiederum von rechts nach links, dann fällt einem eine erste Druckspitze auf, die steiler und höher ist als alle übrigen Druckwerte im Filterschlauch. Es ist dies sozusagen der erste Druckluftschlag auf die entgegengesetzt strömende Sauberluft, die aus dem Filterschlauch strömt. Die Zeit für den ersten Druckanstieg ist nicht einmal 5/iooo Sekunden. Selbstverständlich können durch eine derart kurze Einwirkzeit keine Schäden am Filtergewebe entstehen. Es darf eigentlich auch nichts anderes erwartet werden, als dass beim ersten Aufeinanderprallen der zwei entgegengesetzten Luftströmungen eine Überdruckspitze entsteht. Nach weniger als 7100 Sekunde kehrt der Überdruck in Unterdruck um. Die Kurve A zeigt nun aber, wenn man von den überlagerten feinen Schwingungen absieht, einen verhältnismässig raschen negativen Druckanstieg, der dann ganz allmählich bis zum Ende der Rückspülphase sich aufhebt. Daraus kann der Schluss gezogen werden, dass vom Anfang bis zum Ende der ganzen Rückspülphase eine positive Luftströmung vom Schlauchinneren nach aussen erfolgt, und wie schon mehrfach erwähnt, tritt ein sanfter Übergang von der Rückspülung zum normalen Betrieb der Staubreinigung tatsächlich ein.

Aus dem bisher Gesagten konnten deshalb eine Anzahl neuer Lehren gezogen werden,

— ein schlagartiger Druckanstieg für die Einleitung der Gegenspülung

— eine kurzzeitig wirkende Druckspitze (das Wegschleudern des Staubes an der Gewebeaussenfläche bedarf nur sehr kurzer Zeit, ein Verlängern dieser Zeit würde nichts mehr bringen, ausser einen grösseren Luftverlust).

— Eine etwas verzögerte Überleitung in die zweite Nachspülphase, wobei hier ganz besonders wichtig ist, dass eine positive Luftströmung vom Filterinnern nach aussen aufrechterhalten bleibt.

— Ein allmählicher Abbau des Druckes im Filterschlauch, so dass die Luftströmungsumkehr von der Gegenspülphase zu der normalen Staubreinigungsphase sanft erfolgt und sich das Filtergewebe entsprechend auf den Stützkorb ablegt und die nach innen gebauchte Form annimmt.

— Der ganze Gegenspülvorgang ist ganz kurz und dauert in der Regel weniger als 1 Sekunde, bevorzugt jedoch weniger als V2 Sekunde.

Es ist wohl davon auszugehen, dass die ganze Steuerung der Ventile mechanisch lösbar ist, sehr wahrscheinlich aber mit grossen baulichen Aufwendungen. Dagegen hat sich funktionell eine fluidische Steuerung ebenso gut bewährt wie eine elektrische Steuerung.

Selbstverständlich kann die Erfindung noch mit vielen Einzelheiten perfektioniert werden, sei es eine Drucküberwachung der Staubluft und Spülluft usw.

Ferner sind für die angegebenen Werte von Spülluftdruck und Spülluftmenge andere Werte ermittelt worden, da ja die Intensität der Gegenspülung sowohl mit dem Druck wie mit der Luftmenge beeinflusst werden kann. Bei den angegebenen Werten handelt es sich um Optimalwerte, zumindest bei den untersuchten Staubproblemen.

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3 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren für die Reinigung von langgestreckten Hohlfiltern für Luft, insbesondere Filterschläuchen, mit Gegenspülung entgegengesetzt zur Strömung der durch den Filter gereinigten Staubluft, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenspülung mit einem ersten Druckluftschock und einem zweiten unmittelbar anschliessenden Nachspülstoss mit geringerer Intensität, jedoch längerer Dauer, durchgeführt wird.
2. 2. Niederdruckfilter zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, umfassend eine Staubluftkammer (11), darüber einen Abluftraum (22) für die gereinigte Luft sowie einen Spüllufttank (26), wobei die Staubluftkammer (11) durch eine grössere Anzahl Filterschläuche (14, 15, 50, 51) über freie Öffnungen (21) mit dem Abluftraum (22) verbunden ist, und mit dem Spüllufttank (26) eine Gegenspülvorrichtung (30, 31) angeordnet ist, welche steuerbare Ventile (31) und mit in Richtung gegen das Innere der entsprechenden Filterschläuche (14,15, 50, 51) gerichtete Mündungsstücke (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spüllufttank (26) über und mit Abstand zu der Staubluftkammer (11) angeordnet ist, und die Ventile (31) am Spüllufttank (26) angeschlossen sind, so dass die für eine Gegenspülung notwendige Luftmenge mit dem vorgesehenen Druck in einstellbaren Zeitabständen aus dem Spüllufttank (26) direkt in das Mündungsstück (30) abgelassen werden kann.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachspülstoss 3-20mal, bevorzugt 3-7,5mal so lange dauert wie der erste Druckluftstoss.
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere im Hohlfilter erzeugte Druck während der Nachspülphase etwa 2-6mal kleiner ist als der entsprechende Spitzendruck des ersten Druckluftstosses.
5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des gesamten Gegenspülvorganges im Hohlfilter ein Überdruck und ein allmählicher Übergang zu dem wieder einsetzenden Filtervorgang erzeugt wird.
6. 6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer des Gegenspülvorganges bevorzugt stufenlos einstellbar ist und in der Regel weniger als 1 Sekunde, bevorzugt weniger als V2 Sekunde beträgt.
7. 7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Gegenspülluft unabhängig beim ersten Druckluftschock und beim Nachspülstoss einstellbar ist.
8. 8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Spülluftmenge etwa dem Inhalt eines Hohlfilters entspricht, und eine entsprechende Spülluftmenge in unmittelbarer Nähe der freien Öffnung des Hohlfilters mit einem Druck von 3000-8000 mm WS, bevorzugt 4000-6000 mm WS bereitgehalten und über ein Ventil (31) mit einer Treiber-Düse direkt gegen das Filterinnere abgegeben wird, und dass die Spülzeit so lange eingestellt ist, dass das Grossflächenventil bei einem Druck höher als 2000—3000 mm WS schliesst.
9. 9. Verfahren nach den Patentansprüchen 5, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Druckluftschock im Filterschlauch ein Druck von mehr als 100 mm WS, höchstens aber 600 mm WS erzeugt wird.
10. 10. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsstücke als Treiber-Düsen (30) ausgebildet sind.
11. 11. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiber-Düsen (30) in den Abluftraum (22) bis in den Bereich der freien Öffnung (21) geführt sind.
12. 12. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (31) am Spüllufttank (26) oben angeordnet sind, und die Treiber-Düsen (30) durch den Spüllufttank (26) hindurch nach unten geführt sind, wobei die

    Treiber-Düsen (30) im Bereich der Ventile (31) und ein stückweit nach unten den grössten Querschnitt aufweisen.
13. 13. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiber-Düsen (30) am unteren Ende eine Verengung aufweisen, wobei die Verengung (42) flä-chenmässig kleiner ist als der grösstmögliche Ventilöffnungsquerschnitt.
14. 14. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Abmessung des Spüllufttankes (26) grösser ist als die vertikale Abmessung zwischen Spüllufttank (26) und der freien Öffnung (21).
15. 15. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiber-Düsen (30) fest mit oberen und unteren Flächen des Spüllufttankes (26) verbunden sind und so diesen beiden Flächen die notwendige Festigkeit geben, und dass der Durchtrittsquerschnitt für die Druckluft vom Spüllufttank (26) zu dem Ventil (31) durch eine Anzahl Löcher (39) gebildet ist, die in einem um die Treiber-Düsen (30) konzentrisch liegenden Kreis angeordnet sind.
16. 16. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die totale Fläche der Löcher (39) grösser ist als der grösste Ventilquerschnitt und der Ventilquerschnitt grösser ist als die Austrittsöffnung (42) der Treiber-Düse (30).
17. 17. Niederdruckfilter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenspülvorrichtung (30, 31) ein Steuergerät zugeordnet ist, mit Mitteln zum Einstellen sowohl der Zeit zwischen zwei Spülzyklen bezogen auf einen Filterschlauch, wie der Zeit einer einzelnen Gegenspülung.

    Zur Reinigung von Luft mit sehr hoher Staubkonzentration haben sich in der Industrie Filter mit Gegenspülung stark durchgesetzt. Dieses System geht auf die, in der DE-PS 1 228 130 (Mikropul) gezeigte Grundidee zurück. Die staub-haltige Luft tritt im unteren Bereich in eine Staubluftkammer ein. Der Staub wird durch eine grössere Anzahl einzelner Filterschläuche in der Staubluftkammer zurückgehalten und die gereinigte Luft geht über freie Öffnungen in einen Abluftraum, von wo sie zurück in den Arbeitsprozess oder ins Freie abgeführt wird. Oberhalb jeder freien Öffnung der Filterschläuche sind Mündungsstücke bzw. Düsen angeordnet, die über Leitungsstücke und steuerbare Ventile an einer Hochdruckpumpe angeschlossen sind. Die Ventile werden kurzzeitig nach wählbaren Intervallen geöffnet und ergeben durch einen Druckluftstoss eine Aufblähung der Filterschläuche. Die aussen am Filterschlauch haftende Staubschicht wird gelöst und fällt ab, so dass das Filtergewebe gereinigt ist und wieder voll wirksam arbeiten kann. Dieses System hat sich bis heute bewährt.

    In Weiterführung dieses Gedankens ist in der GB-PS 1 021 560 (Bühler) ein Niederdruckfilter gezeigt, der mit einer entsprechenden Gegenspüleinrichtung versehen ist. Ein Niederdruckfilter arbeitet mit ölfreier trockener Spülluft und benötigt keine Presslufteinrichtung. Die in einer Staubluftkammer befindlichen Filterschläuche sind auch hier durch freie Öffnungen mit einem über der Staubluftkammer befindlichen Abluftraum verbunden. Allerdings sind bei diesem bekannten Filter über jeder Öffnung Lavaldüsen angebracht, so dass die gereinigte Luft erst durch die Lavaldüsen in den Abluftraum strömt. Die Spülluft wird in einem Spüllufttank dauernd auf einen Druck unter 1 atü, in der Regel auf 0,3-0,5 atü gehalten, wobei der Spüllufttank die notwendige Kapazität zur Lieferung der für die Spülung der Filterschläuche notwendigen Druckluftstösse hat und deshalb über eine Rohrleitung mit einer Luftverteilkammer, an der die regelbaren Ventile angeschlossen sind, verbunden ist. Die Mündungsstücke der Ventile sind in einem kurzen Abstand über den Lavaldüsen jeweils

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    mittig in die Lavaldüsen und damit ins Innere der Filterschläuche gerichtet. In der Luftverteilkammer ist eine kleine Luftreserve im Filter selbst vorhanden, die allein überhaupt keinen Rückspüleffekt ergeben würde. Hat die Luftverteilkammer zum Beispiel 40 1 Inhalt, die nun von 0,5 auf 0,4 atü entspannt werden, so ergibt dies ganz überschlagsmässig gerechnet eine wirksame Spülluft von nur 4 1. Es wird aber bei den bekannten Niederdruckfiltern mit 40-80 1 wirksamer Spülluft gerechnet. Entsprechende Volumen lassen sich nicht mehr im Filtergehäuse einbauen.

    Man hat deshalb bei einzelnen Fabrikaten den Lufterzeuger selbst im Filterkopf integriert oder direkt daran angeschlossen. Die für eine Spülung notwendige bzw. wirksame Luft während der Spülphase wird somit vom Lufterzeuger, Kreiskolbenverdichter usw. direkt nachgeliefert. Vielfach wurden auch die Lufterzeuger bzw. die Luftquelle möglichst nahe an die Luftverteilkammer angeschlossen, um den entsprechenden Nachschub während der Spülung sicherzustellen.

    Das Hauptproblem bei Niederdruckfiltern liegt darin, dass die Spülluft verhältnismässig wenig komprimiert ist, dadurch kann ein eigentlicher Pressluftschlag nicht erzeugt werden. Der Spülluft-Druckstoss muss aber trotzdem auch bei einem niederen Druck von 0,5 atü oder weniger den Strom der gereinigten Luft in der Öffnung umkehren und eine wirksame Gegenbzw. Rückspülung durchführen. Dieses Ziel wurde bei der genannten Bauart der Anmelderin dadurch erreicht, dass anstelle eines Spülluftstosses ein Spülluftstrom erzeugt wird, der über eine Lavaldüse eine erhebliche Menge von bereits gereinigter Luft aus dem Abluftraum mitreisst und so die Spülluftmenge annähernd verdoppelt und mit der Menge der Luft wiederum eine intensive Rückspülung und damit einen ausgezeichneten Reinigungseffekt ergibt. Das genannte Reinigungsverfahren, bei dem jeder Schlauch einzeln und insbesondere mit einstellbaren Zeitintervallen beaufschlagt wird, wurde von der Anmelderin selbst nun während nahezu 15 Jahren erfolgreich in der Praxis, insbesondere mit sehr hohen Filterbelastungen in Luftmenge und Staubgehalt, angewendet, zum Beispiel zur Ab-scheidung und Rückgewinnung von Mehlstaub in Mühlen.

    Es sind ferner eine grosse Anzahl ähnlicher Lösungen bekanntgeworden, bei denen jeweils das Mitreissen von Sekundärluft bzw. von bereits gereinigter Luft unvollkommen bzw. nicht angewendet wurde. Bei einem solchen Niederdruckfilter wurde das Mündungsstück des Ventils direkt bis an die Öffnung der Filterschläuche geführt, so dass nur ein kleiner Ringspalt für die vom Filter gereinigte Luft freiblieb. Diese Lösung ergibt aber nachweislich einen geringeren Reinigungseffekt. Es ist hier eine wesentlich tiefere Filterbelastung zulässig, so dass die ganze Reinigungsanlage umfangreicher sein muss. Die Anmelderin hat selbst bei einer weiteren Ausführungsform den Reinigungseffekt dadurch zu verbessern versucht, indem die normalerweise freie Öffnung des Filterschlauches durch ein mechanisch bewegtes Rohrstück direkt mit dem Mündungsstück des Ventils verbunden wurde. Obwohl bei dieser Bauform die Strömungsverluste niedrig gehalten wurden, gelang es mit der verwendeten Mechanik auch nach jahrelangen Bemühungen nicht, eine gleichmässige Spülwirkung zu erzielen. Bei niederen Filterbelastungen arbeitet dieser Filter wohl ausgezeichnet, bei hohen Belastungen werden jedoch grosse Unterschiede in der Abreinigung der einzelnen Schläuche beobachtet. Nach bisherigem Wissen war es nicht möglich, sich die Probleme befriedigend zu erklären, denn gerade bei dem Fall der mechanischen Betätigung wurde der schlagartigste Druckanstieg bei Einsetzen der Rückspülung gemessen. Allerdings brach der Druck dann sofort auf einen Tiefstwert zusammen. Es wurden fast durchwegs bessere Ergebnisse vom erstgenannten Filter der Anmelderin, als ganzen in bezug auf die letztgenannte mechanische Konstruktion, erzielt, weshalb dem erstgenannten im Verkauf der Vorzug gegeben wurde.