DE2317381A1

DE2317381A1 - Vorrichtung zur entfernung von feinzerteilten materialien aus einem fluiden medium

Info

Publication number: DE2317381A1
Application number: DE2317381A
Authority: DE
Inventors: Richard August Novak; Carl Peterson
Original assignee: ADVANCED PROD ENG CORP
Current assignee: ADVANCED PROD ENG CORP
Priority date: 1972-04-06
Filing date: 1973-04-06
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2179170A2; FR2179170B2; GB1432972A; US3877905A; US3877906A

Description

ADVANCED PRODUCT ENGINEERING CORPORATION

Five Otis Place

Boston, Massachusetts/V.St.A. Unser Zeichen: A I65O

Vorrichtung zur Entfernung von feinzerteilten Materialien aus einem fluiden Medium

Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 22 17 113.7)

Das Hauptpatent . (Patentanmeldung P 22 17 113.7)

betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von feinzerteilten Materialien aus einem fluiden Medium, welches eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann. Das feinzerteilte Material können Peststoffteilchen sein und im Fall eines gasförmigen fluiden Mediums können diese Teilchen Feststoffe oder Flüssigkeiten sein, wie beispielsweise öl.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen der in der US-Patentschrift 3 655 058 beschriebenen Vorrichtung.

Insbesondere werden durch die Erfindung Einrichtungen geschaffen, die es der Vorrichtung der vorgenannten Art ermöglichen, in besserer Weise ein fluides Medium, wie beispielsweise Gas, im allgemeinen Luft, zu filtern, wobei dieses fluide Medium mit flüssigen oder festen Teilchen von sehr geringer Größe verschmutzt

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sind (beispielsweise mit einer Größe von 2,0 μ bis herab zu etwa 0,2 /u).

Die Entfernung von sehr fein zerteilten Fremdstoffteilchen aus Luft oder Gas wird üblicherweise durch elektrostatische Anlagen durchgeführt oder mittels Beutelfiltern. Eine Betrachtung der Beutelfilter und deren Nachteile stellt das Ziel und die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe dar. Damit ein Filtermedium bei kleinen Teilchen wirksam ist, muß das Filtermedium dicht sein und eine Fasergröße aufweisen, die klein genug ist und eine Faserverteilung, die fein genug ist, um die in Frage stehende Verschmutzung abzustoppen. Dieser Filterbeutel hat deöhalb unvermeidlich einen sehr hohen Druckabfall. Wenn die feinzerteilten Teilchen aus der Luft oder aus dem Gas herausgefüttert sind, sammeln sich diese auf der Oberfläche des Filtermediums und blockieren die Poren im Filtermedium und versperren somit die Gas- oder Luftströmung. Der Druckabfall wird deshalb weiterhin zunehmen, wenn das feinzerteilte Material ausgefiltert wird. Bei den meisten Beutelfiltern wird das Filtermedium entweder periodisch gegen ein sauberes Filtermedium ausgetauscht oder intermittierend gereinigt und zwar mittels des einen oder des anderen Verfahrens.

In der zuvor zitierten Üs-Patentschrift wird eine verbesserte Filtervorrichtung beschrieben, die einen rotierenden Filterkäfig aufweist, in dem das Zentrifugalkraftfeld, welches durch dessen eigene Drehung erzeugt wird, das Filtermedium rein hält und im Gegensatz zu einem Beutelfilter wird das Filtermedium nicht mit Schmutzteilchen beladen.

Bei dieser Vorrichtung wird der Luft, die in den Einlaß eintritt, ein Druckanstieg erteilt und ferner eine hohe Zentrifugalkomponente und diese Luft wird dann durch den Filterkäfig hindurchgedrückt, der ein Filtermedium trägt. Danach tritt die Luft in eine Turbine oder in einen Expander ein und wird aus der Vor-

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richtung über einen Diffusor durch eine Auslaßöffnung abgegeben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein konisches, sich drehendes Gehäuse vorgesehen, das sich mit dem Filterkäfig dreht, so daß nur eine geringe oder keine Gasleckage auftritt.

Obwohl die vorstehende Einrichtung gut für ihren gedachten Zweck geeignet ist, wurden die hier beschriebenen Verbesserungen durchgeführt, um eine noch wirkungsvollere Filterung durchzuführen, insbesondere wenn Teilchen abgefiltert werden sollen, deren Größe unter einemj\ liegt.

Es sei bemerkt, daß die Verbesserungen, die hier beschrieben werden, auch in anderen Fällen verwendet werden können, wie es für einen Durchschnittsfachmann klar ist.

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, die vorzugsweise einen drehbaren Filterkäfig aufweist und

(1) Einrichtungen, die es erlauben, daß feinzerteilte Flüssigkeitsteilchen aus der Innenseite eines sich drehenden Gehäuses austreten können, welches dem Käfig benachbart angeordnet ist, ohne daß es möglich ist, daß nicht gereinigte Luft oder nicht gereinigtes Gas ebenfalls austritt,

(2) eine aerodynamische Dichtung, wobei ein Ausführungsbeispiel dieser Dichtung eine sich drehende Ringplatte aufweist, an der eine Vielzahl von Rippen oder Flügeln montiert ist, um das Umleiten von feinzerteilten Teilchen um die Filterabschnitte der Vorrichtung zu verhindern,

(3) Einrichtungen, mit der ein Sprühstrahl eines fluiden Mediums erzeugt wird, um die Teilchen im Rückstrom auszuwaschen oder um die Teilchen zu agglomerieren oder zu sammeln und zwar

in Abhängigkeit von der Dichte der Teilchen und (¹O Einrichtungen zum Reinigen des mit Schmutzteilchen beladenen Hochdruckgases (beispielsweise Luft), wobei Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen der Filterkäfig gedreht wird.

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Die Erfindung betrifft auch eine Filtervorrichtung, die einen drehenden Filterkäfig mit Eigenantrieb aufweist, der vorzugsweise zylindrisch ist, ferner einen Einlaß für die Strömung des verschmutzten Gases in die Vorrichtung und einen Auslaß für die Strömung des gereinigten Gases aus der Vorrichtung heraus und irgendeine oder eine Kombination der folgenden Einrichtungen: (1) Erste Einrichtungen, wie beispielsweise ein Gebläse, mit dem ein hoher Druck stromauf erzeugt wird, um den Filter-, käfig anzutreiben, (2) einen Motor, der vorgesehen ist, um den Filter anzutreiben, (3) zweite Einrichtungen, wie beispielsweise ein Gebläse, mit dem ein Unterdruck und eine Strömung erzeugt · werden, die ausreichen, um das verschmutzte Gas durch die Vorrichtung hindurchzuziehen, damit das Gas gereinigt wird und damit der Filterkäfig mit der gewünschten Drehzahl angetrieben werden kann.

Die Erfindung soll an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei lediglich eine Seite dargestellt ist, da diese Vorrichtung symmetrisch ist,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles der Vorrichtung, wobei mit diesem Teil Verschmutzungen aufgefangen werden,

Fig. 3 eine Ansicht, gesehen von der Linie 3~3 der Fig. 2 aus,

Fig. 4 eine Ansicht einer in Fig. 1 dargestellten aerodynamischen Dichtung, ~

Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform der Schmutzfalle, die anstatt der Schmutzfalle verwendet werden kann, die in der Fig. 1 bis ¹^ gezeigt ist,

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Pig. 6 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei der Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen agglomerierte Teilchen von Materialien, die sich in der Vorrichtung gesammelt haben, abgewaschen oder im Rückstrom ausgewaschen werden,

Fig. 7 eine andere Ansicht von Einrichtungen zur Entwicklung eines Eigenantriebes, wenn in der Vorrichtung Gas gereinigt wird, welches mit hohem Druck eintritt,

Fig. 8 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 8-8 der Fig. 7,

Fig. 9 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 9~9 der Fig. 8,

Fig.10 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Falle zum Fangen von Verschmutzungen,

Fig.11 und 12 Seiten- und Vorderansichten der Rippen oder Schaufeln, die in den Fig. 1, 6 und 7 gezeigt sind,

Fig.13 eine Draufsicht auf einen Teil der Düse 72 mit Schlitzen 72a,

Fig.14 eine schematische Ansicht der ersten Einrichtung, wie beispielsweise eines Gebläses, das stromauf des Filtereinlasses liegt,

Fig.15 eine schematische Ansicht eines Motorantriebes zur Drehung des Filters
und

Fig.l6 eine schematische Ansicht eines Gebläses, welches stromab vom Auslaß des Filtersystems angeordnet ist.

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Es sei nunmehr auf Fig. 1 3ezug" genommen..Bei 20 ist ein Gehäuse dargestellt j welches eine oder mehrere Auslaßöffnungen 21 aufweist, von denen lediglich eine dargestellt ist und die vorgesehen ist, um gestammelte feinzerteilte Teilchen, wie beispielsweise öl, abzulassen.

Ein Gas, beispielsweise mit öl beladene Luft, tritt in das Gehäuse 20 ein, wie es durch die Pfeile 22 veranschaulicht ist. Dieses Gas geht durch einen Kompressor hindurch, der Kompressorschaufeln 23 aufweist, die in den Figo 11 und 12 dargestellt sind und das Gas trifft dann auf den Filterkäfig 24 auf. Die Kompressorschaufeln erteilen der verschmutzten Luft einen Druckanstieg sowie große Zentrifugalkomponenten. Der Filterkäfig weist vorzugsweise einen Rahmen auf _s der eine Schicht von Filtermaterial trägt, wie beispielsweise Polyurethan-Schaum, Asbestfaser od. dgl. , wobei vorzugsweise auf der äußeren Oberfläche dieses Filtermaterials ein Metallsieb angeordnet ist, wie es in der vorbezeichneten US-Patentschrift beschrieben ist.

Danach geht die Luft durch den Filterkäfig 24 hindurch und bewegt sich in einen Expander oder in eine Turbine hinein_s die, Expanderoder Turbinenschaufeln 25 aufweisen. Die Luft gelangt dann durch einen stationären radialen Diffusor 26 und tritt durch die öffnung 27 hindurch aus.

Die Luft wird gereinigt, wenn sie längs der Bahn strömt, die durch die Pfeile dargestellt ist, wobei die Schmutzteilchen, wie beispielsweise öl, durch den Filterkäfig 24 abgestoppt werden und nach außen gegen ein sich drehendes Gehäuse 2 8 geschleudert werden. *

Das sich drehende Gehäuse 28 weist im wesentlichen eine konische Form auf und besteht aus den sich drehenden Teilen 23, 24, 25, sowie aus dem Trag- und Abweisteil 29,der seinerseits das Ablenkglied 30 mit diesem zusammen drehbar trägt.

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Die sich drehenden Teile der Vorrichtung werden von einem Bauteil 31 getragen, der sich durch die Verwendung eines Riemenantriebes 32 dreht, der seinerseits von einem Motor 33 angetrieben wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, die es ermöglichen, daß feinzerteilte Flüssigkeitsteilchen aus der Innenseite des sich drehenden Gehäuses 28 austreten und zwar in den Innenraum des Gehäuses 20, so daß diese Flüssigkeitsteilchen gesammelt und durch die öffnungen 21 abgegeben werden können, ohne daß es möglich ist, daß nicht gereinigtes Gas (Luft) ebenfalls austreten kann.

Um dies zu ermöglichen, sind eine oder mehrere öffnungen 40 vorgesehen, die ein Rohr ¹Il aufweisen, welches entweder angeschweißt oder angelötet ist. Diese öffnungen mit dem Rohr sind am Gehäuse 28 vorzugsweise am Umfang mit dem größten Durchmesser oder in der Nähe des Umfanges mit dem größten Durchmesser angeordnet.

Wie dargestellt, mündet das Rohr in einem Becher 42, der eine öffnung 42a an der Oberseite aufweist. Wenn die Vorrichtung nicht im Betrieb ist, enthält der Becher eine Menge der abzufilternden Flüssigkeit, wie beispielsweise öl od. dgl. Dies ist mit gestrichelten Linien 44 angedeutet, welche den Flüssigkeitspegel im stehenden Becher darstellen. Wenn die Vorrichtung gedreht wird, d. h. wenn sich das Gehäuse 28 und der Becher 42 drehen, bewirken die Zentrifugalkräfte, daß die Flüssigkeitspegellinie die Stellung annimmt, die mit 45 in Fig. 2 dargestellt ist, wobei der Auslaß des Rohres 41 abgedeckt wird.

Wenn mehr flüssiges Aerosol vom Gas abgetrennt wird und auf die innere Oberfläche des sich drehenden Gehäuses 28 geschleudert wird, tritt dieses durch das Rohr 41 in den Becher 42 ein. Der Flüssigkeitspegel erreicht schließlich die Austrittsöffnung 42a

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und wird nach außen gegen das stationäre Gehäuse 20 geschleudert. Da die Luft oder das Gas innerhalb des sich drehenden Gehäuses 28 eine wesentlich geringere Dichte haben als die Flüssigkeitsteilchen, kann das Gas nicht austreten, da die ölwand den Austrittskanal blockiert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden aus Gründen des Abgleiches vorzugsweise wenigstens zwei derartige Sammelbecher 42 verwendet.

Anstelle von einem Sammelbecher 42 oder von mehreren Sammelbechern 42, die am Gehäuse 28 montiert sind, kann ein ringförmiger Trog 50 vorgesehen sein, der einen Querschnitt in der Form des Bechers 42 hat, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Dieser TRog hat eine öffnung an der Oberseite, die bei 50a dargestellt ist. Der Trog wird von der Außenseite des sich drehenden Gehäuses getragen, wie es in der Draufsicht von Fig« IO dargestellt ist.

Eine oder vorzugsweise mehrere Rohre 41 sind vorgesehen, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, und diese Rohre sind, wie in Fig. 1 gezeigt, aufgebaut.

Als weitere Alternative kann das- Rohr 41 schweineschwanzförmig ausgebildet sein, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Für eine Vorrichtung, wie sie in der vorerwähnten US-Patentschrift beschrieben wird, sowie für eine Vorrichtung,-die in den Fig. 1 bis 12. dargestellt ist, ist es von Bedeutung, daß keine Luft oder kein Gas von der stromauf gelegenen Seite des Filters zu der stromab gelegenen Seite gelangen kann, ohne daß diese durch das Filtermaterial hindurchgegangen ist. Es sind zwei Möglichkeiten für eine derartige Leckage vorhanden. Zuerst kann ungefiltertes Gas an der stromauf gelegenen Dichtung 51 (Fig.· D auftreten . und durch die stromab gelegenen Räume 52 und 53 hindurchgehen. Irgendeine Leckage aus dem sich drehenden Gehäuse 28 in den

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Innenraum des Gehäuses 20 kann durch die Dichtungsräume 52 und 53 hindurch erfolgen, wenn die Drucke in dem System dieses erlauben.

Um ein Auftreten einer derartigen Leckage im wesentlichen auszuschalten, ist eine aerodynamische Dichtungsbaugruppe vorgesehen, deren bevorzugte Ausführungsform in den Fig. 1, 6 und und im Detail in Fig. 4 dargestellt ist. Diese aerodynamische Dichtung weist einen sich drehenden Plattenring 55 auf, der von einem Flansch 54 getragen wird, der mit dem Gehäuse 28 verbunden ist. Am Plattenring 55 ist eine Anzahl von Rippen oder Flügeln 56 montiert, beispielsweise mittels einer Vernietung.

Die gesamte Baugruppe der Teile 55 und 56 dreht sich als integraler Bestandteil der sich drehenden Bauteile, beispielsweise des Bauteils 28 und dessen Funktion ist es, sicherzustellen, daß ein Druckanstieg vom inneren Umfang der aerodynamischen Dichtung zum äußeren Umfang hin aufrechterhalten wird.

Die aerodynamische Dichtung stellt sicher, daß keine Strömung radial nach innen durch die Spalte 52 und 53 erfolgt und zwar

2 so lange, wie der äußere Durchmesser d der sich drehenden aerodynamischen Dichtung größer ist als der größte Umfangsdurchmesser d* des sich drehenden Gehäuses 28. Dem Fachmann dürfte klar sein, daß der Unterschied zwischen dem äußeren Durchmesser

d der aerodynamische η Dichtung und dem des sich drehenden Gehäuses 28 (d¹) zunehmen muß, wenn der Druckabfall am Filter

ρ zunimmt und deshalb werden die Durchmesser d' und d (Fig. 1) entsprechend dem verwendeten Filtermedium gewählt. Zusätzlich muß der Spielraum zwischen den Rippen 56 und dem stationären Öffnungsbauteil 57 so gering wie möglich gemacht werden, um weiterhin eine Leckage zu verhindern.

So lange wie der äußere Durchmesser d der aerodynamischen Dichtung dem größten Umfangsdurchmesser d' des sich drehenden Gehäuses 28 überschreitet, um den erforderlichen Druckanstieg

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zu schaffen, werden alle Leckagenströmungen durch den Spielraum 51 hindurchgedrückt und dann in den Hauptstrom, der zum Filter strömt, zurückgeführt.

Erfindungsgemäß sind zusätzliche Verbesserungen zum Abfiltern von Feststoffteilchen vorgesehen. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bezugsziffern verwendet, wie in den Fig. 1 bis 5·

Feststoffteilchen können in der Dichte variieren. Flugasche ist beispielsweise weniger dicht als öl oder Wasser. Kohlenstaub hat eine größere Dichte. Feststoffteilchen variieren deshalb auch in ihrer Neigung, sich zu agglomerieren, wenn sie verdichtet werden.

Es soll nun auf Fig. 6 Bezug genommen werden. In Fig. 6 sind Einrichtungen dargestellt, die das Abfiltern'derartiger Feststoffteilchen erleichtern. Ein verhältnismäßig dichtes Material, welches leicht agglomeriert, wird vom Filterkäfig in einer Art und Weise abgeschleudert, die der der Flüssigkeitsteilchen gleich ist. Ein einfaches Sprühsystem 60 am Einlaß der Vorrichtung reicht für eine entsprechende Sammlung (s. Fig. 6) aus. Eine normale Wassersprühdüse erzeugt Flüssigkeitsteilchen in der Grössenordnung von kO /U oder mehr.

Diese Flüssigkeitsteilchen haben eine ausreichende Masse, derart, daß· sie normalerweise niemals den Filterkäfig 2k erreichen. Diese Flüssigkeitsteilchen werden durch die Zentrifugalkraft gegen die Innenseite des Gehäuses 28 geschleudert, wobei diese Zentrifugalkraft durch die Drehung der Vorrichtung erzeugt wird. Das sich an der Innenseite des Gehäuses 28 befindende Wasser wäscht die agglomerierte Feststoffteilchen ab, die vom Filter 2k abgegeben werden und die Feststoffteilchen werden durch das System als Schlamm oder Aufschlemmung hindurchgeführt, werden gesammelt und durch die öffnung 21 abgegeben und zwar in einer

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Art und Weise, die der zuvor beschriebenen gleich ist. Dadurch, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die Wasser oder eine andere Flüssigkeit von entsprechender Teilchengröße abgeben, wird eine Auswaschung der Agglomerate erzielt.

Am anderen Ende der Skala der Feststoffteilchen liegen die Materialien mit geringer Dichte, die nicht leicht agglomerieren. Für Materialien dieser Art ist eine Rückstromwaschung vorgesehen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Ein kontinuierlich umlaufender Ringmantel 62 ist beispielsweise mittels Verschweißung oder Vernietung am stationären Bauteil 57 befestigt. Der Ringmantel 62 ist stationär und dreht sich nicht. An seiner Außenfläche weist dieser Mantel eine Anzahl von Sprühdüsen 63 auf, die von einer äußeren Wasserquelle über Leitungen 6k gespeist werden. Ein kontinuierlicher oder intermittierende" Wassersprühstrahl oder Sprühstrahl einer anderen Flüssigkeit durch die Düsen wäscht die kleinen Teilchen, die von der Filteroberfläche aufgenommen sind, von dieser ab. Die gereinigte Luft oder das gereinigte Gas geht durch den Filter 2k hindurch und gelangt dann in die Turbinenschaufeln 25 hinein und geht durch den Turbinenauslaß 75 hindurch, wie es vorher beschrieben wurde.

Es sei bemerkt, daß das Auswaschen und der Rückstrom auch mit einzelnen Rohren (wie dem Rohr 24) ausgeführt werden kann, ohne daß ein kompletter Ringmantel 62 vorgesehen ist. Hierbei kann jedoch diese Konfiguration einen hohen Geräuschpegel erzeugen, da diese Konfiguration der einer Sirene entspricht. Der Ringmantel, der die Einspritzrohre 6M umfaßt, kann deshalb als ein wesentliches Merkmal der Erfindung betrachtet werden.

Es sei bemerkt, daß beide Wascheinrichtungen in Fig. 6 lediglich zum Zwecke der Erläuterung dargestellt sind, da im normalen Betrieb lediglich die eine oder die andere Wascheinrichtung (beispielsweise die Düse 60 oder die Düse 63) verwendet wird, obwohl durch die Erfindung die gleichzeitige Verwendung nicht ausgeschlossen ist.

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Pig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der dynamischen Luftfiltereinrichtung. Die gleichen Bezugsziffern werden zur Kennzeichnung gleicher Teile verwendet. Es ist zu erkennen, daß diese Vorrichtung der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung ähnlich ist. Bei der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung wird jedoch vorausgesetzt, daß die mit Schmutzteilchen beladene Luft oder das mit Schmutzteilchen beladene Gas, das bei 71 eintritt, einen hohen Druck aufweist. Vom Einlaß gelangt das Gas in eine stationäre.Ringkammer 71a und von da aus zu den Düsen 72. Ein Querschnitt der Düsen 72 ist in Fig. 9 dargestellt und eine Draufsicht in Fig. .13· Beim Durchgang durch die offenen Düsenkanäle 72a wird das Gas (beispielsweise Luft) scharf umgelenkt und dem Gas wird eine große Komponente einer Tangentialgeschwindigkeit erteilt. Die dargestellten Düsen üben die gleiche Funktion aus wie die Düsen einer Gas- oder Dampfaxialturbine. Die Düsen wandeln die Drucke-nergie, die stromauf der Düsen innerhalb der stationären Kammer 71a herrscht, in kinetische Energie am Düsenaustritt um.

Von hier an arbeitet die Vorrichtung nahezu wie die in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Vorrichtungen und sieht ähnlich wie diese aus. Das mit Teilchen beladene fluide Medium (Luft oder Gas) gelangt in den sich drehenden Raum, der an der Außenseite durch das sich drehende Gehäuse 28 abgegrenzt ist. Das fluide Medium gelangt durch den Filter 24 und die Teilchen, Feststoffteilchen oder Flüssigkeitsteilchen werden entfernt. Das gereinigte Gas gelangt in die Kanäle zwischen den Schaufeln oder Flügeln 25· Die Tragschaufeln 23a sind vorzugsweise vorgesehen, um das Gehäuse 28 zu tragen und zum Antrieb der sich drehenden Bauteile beizutragen. .

Dies ist in Fig. 8 veranschaulicht. Die Schaufeln 25 sind Turbinenschaufeln und üben im wesentlichen die gleiche Funktion aus, wie die radialen Schaufeln einer Radialströmungsturbine. Die gereinigte Luft oder das gereinigte Gas tritt aus dem sich

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drehenden Teil des Systems aus und strömt radial nach außen durch den stationären Kanal 26 hindurch. Dieser Kanal bildet wiederum einen radial Diffusor, der nicht nur die gereinigte Luft aus dem System herausführt sondern auch dazu dient, jegliche kinetische Energie umzuwandeln,, die noch an der öffnung 25 vorhanden ist und zwar zurück in Druckenergie. Das Gas verläßt das System an der Austrittsöffnung 27.

Die Schmutzteilchen, die ursprünglich in dem Gas vorhanden sind, werden wie zuvor an der Fläche des sich drehenden Filters 2h abgestoppt. Wenn es sich um flüssige Schmutzteilchen handelt, so agglomerieren diese zu Teilchen, die groß genug sind, daß sie von der Zentrifugalkraft beaufschlagt werden können, die durch die Drehung des Filters erzeugt wird. Die Flüssigkeit wird abgezogen und zum Umfang mit dem größten Radius des Gehäuses 28 geführt und dann aus dem sich drehenden System abgeführt, wie es im Vorstehenden bereits beschrieben wurde. Wenn das zu filternde Gas anstatt Flüssigkeitsteilchen Feststoffteilchen enthält, kann die eine oder andere Wascheinrichtung verwendet werden, die bereits beschrieben wurden. Die Feststoffteilchen werden von dem System in der Flüssigkeit suspendiert entfernt, die zum Abwaschen verwendet wurden, wie es im Vorstehenden beschrieben wurde.

Um eine wirksame Selbstreinigung des Filtermediums sicherzustellen, ist es erforderlich, daß das Zentrifugalkraftfeld, welches durch dessen Drehung erzeugt wird, hoch ist. Die Drehzahl des Turbinensystems, das in Fig. 7 dargestellt ist, ist hoch, wenn der zur Verfügung stehende Druck des verschmutzten Gases am Einlaß 71 hoch ist. Wenn dies der Fall ist, kann die Vorrichtung, wie dargestellt ist, ohne äußere Antriebsquelle arbeiten und die Drehzahl kann durch den Mitteldurchmesser der öffnung 75 eingestellt werden, wobei es sich bei der öffnung um den Eingang zum Diffusor 26 handelt.

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Falls die Druckenergie des Oases am Einlaß 71 ausreichend ist, um den Druckabfall am Filter und andere Verluste am System zu überwinden, jedoch nicht ausreichend, um eine große kinetische Energie stromab der Düse 72 zu erzeugen, kann die Drehzahl im stationären Betrieb der Vorrichtung zu gering sein, um eine wirksame Selbstreinigung des Filtermediums durchzuführen. In diesem Fall kann eine zusätzliche Antriebsquelle verwendet werden, d. h. ein Antriebsmotor und ein Treibriemensystem, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die beschriebenen Systeme ermöglichen zahlreiche mögliche Anwendungsformen. Von großer Bedeutung ist die Verwendung in Verbindung mit Diesel-Brennkraftmaschinen. Ein großer Teil der sichtbaren Abgase einer Diesel-Brennkraftmaschine sind Feststoffteilchen. Diese Teilchen haben eine Größe von etwa einem/u. Eine Vorrichtung, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, kann diese Feststoffteilchen sammeln und ist selbstreinigend. Diese Vorrichtung würde einen Teil des Auspuffsystems der Brennkraftmaschine bilden.

Es sei nunmehr auf Fig. 14 Bezug genommen. In dieser Figur ist eine Filtervorrichtung 80 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Vorrichtung, deren Innenaufbau so sein kann, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 bis 13 beschrieben wurde.

Das verschmutzte fluide Medium tritt in die Vorrichtung bei 71 ein und gesäubertes fluides Medium tritt bei 27 aus. Bei der ersten Ausführungsform, die in Fig. 14 gezeigt ist, wird stromauf ein-Druck erzeugt und zwar durch das Gebläse 8-1. Dieses Gebläse speist die Vorrichtung und ist mit dieser durch die Leitung 82 verbunden. Das Gebläse selbst saugt das verschmutzte fluide Medium durch die Einlaßleitung 87 an und zwar .aus der Verschmutzungsquelle. Das Gebläse 8l, das in Fig. 14 dargestellt ist, ist ein Zentrifugalgebläse. Es könnte genauso ein Axialgebläse sein.

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Bei dem in Fig. 14 dargestellten System ist das Gebläse vorzugsweise derart an die Filtereinrichtung 80 angepaßt, daß das Gebläse nicht nur die erforderliche Menge von verschmutzten fluiden Medien durch die Vorrichtung hindurchdrückt, sondern auch einen positiven Druckstrom auf der Filtervorrichtung erzeugt, der ausreicht, um die sich drehenden Bauteile 23a, 24, 25» 28, 30, 55 usw. als eine Turbine mit einer Drehzahl zu drehen, die groß genug ist, daß das erzeugte Zentrifugalkraftfeld am sich drehenden Filterkäfig eine wirksame Selbstreinigung durchführt.

Es sei nunmehr auf Fig. 15 Bezug genommen. Das dargestellte System ist dem in Fig. 14 gezeigten sehr ähnlich mit der Ausnahme, daß die Filtervorrichtung mit einem eigenen Motorantrieb 83 ausgestattet ist. Dieses System weist einen Elektromotor mit einem Antrieb über einen Treibriemen 85 und Riemenscheiben 84 auf. Es könnte sich hierbei auch um einen Zahnradantrieb oder um einen Direktantrieb handeln. Dieses System ist anwendbar, wenn veränderliche Drehzahlen zur Veränderung der Betriebsbedingungen erforderlich sind.

Es sei nunmehr auf Fig. 16 Bezug genommen. Es handelt sich hierbei um ein System mit einem äußeren Gebläse 81, welches stromab von der Filtervorrichtung 80 angeordnet ist. Damit ein derartiges System in wirksamer Weise arbeiten kann, muß die Filtereinheit mit einem Sammlerdeckel 86 ausgerüstet sein, der die Auslaßöffnungen 27 umgibt. Es sind wiederum zwei Varianten dieses Systems möglich und zwar ein sich selbst antreibendes System, wenn die Charakteristiken der Filtereinheit und die Charakteristiken des Sauggebläses genau aneinander angepaßt sind und ein Motorantrieb 83» der. vorgesehen ist, wenn diese Charakteristiken nicht genau aneinander angepaßt sind.

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Claims

Pat entansp rü ehe

1. Vorrichtung zur Entfernung von feinzerteilten Materiälteilchen aus einem fluiden Medium, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, einen drehbaren zylindrischen Filter, der drehbar innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, einen Gehäusemantel, der in dem Gehäuse angeordnet ist und der sich mit dem Filter dreht und einen Raum zum Eintritt des fluiden Mediums und der Teilchen begrenzt, Einrichtungen, die einen Abzug der feinzerteilten Teilchen aus der Vorrichtung nach dem Filtern ermöglichen, Einrichtungen, mit denen das fluide Medium, welches die Teilchen enthält, die abgefiltert werden sollen, in den besagten Raum einführen, eine aerodynamische Dichtung, die sich mit dem Gehäusemaritel dreht und die verhindert, daß das fluide Medium und die Feststoffteilchen den Filter umgehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung Vorrichtungen aufweist, die mit dem Mantelgehäuse verbunden sind, und die einen Druckanstieg erzeugen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Ringplatte aufweist, die für eine Drehung mit dem Gehäusemantel an diesem befestigt ist und die eine Anzahl von Rippen aufweist, die sicherstellen, daß der Druckanstieg vom inneren Umfang der Dichtung zum äußeren Umfang aufrechterhalten wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser (d ) der Dichtung größer ist als der äußere Durchmesser (d¹) des Mantelgehäuses.

5. Vorrichtung zum Abfiltern von Feststoffteilchen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, einen drehbaren zylindrischen Filter, einen Gehäusemantel, der innerhalb des Gehäuses und zwischen dem Filter und dem Gehäuse angeordnet ist und sich mit dem Filter dreht,

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Einrichtungen, mit denen feine Teilchen und Gas in den Raum zwischen der Innenwandung des Gehäusemantels und des Filters eingeführt werden, derart, daß sie gegen die innere Wandung des Gehäusemantels geführt werden, Einrichtungen, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß Flüssigkeitsteilchen innerhalb des Raumes erzeugt werden, die bewirken, daß sich das feinzerteilte Material sammelt und Einrichtungen, die das feinzerteilte Material und die Flüssigkeitsteilchen sammeln.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen am Einlaß zu dem Raum vorgesehen sind, um Flüssigkeitsteilchen von ausreichender Größe zu erzeugen, die gegen die innere Wandung des Mantelgehäuses gerichtet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Flüssigkeitsteilchen eine Sprühdüse aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß Ein-Richtungen vorgesehen sind, um Flüssigkeitsteilchen auf die Seite des Filters zu richten, die am weitesten von der inneren Seitenwandung des Gehäuses entfernt liegt, um feinzerteilte Teilchen, die im Filter gefangen sind, mittels Rückstrom auszuwaschen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, mit denen Flüssigkeitsteilchen auf den Filter gerichtet werden, Sprühdüsen umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein stationärer Ringmantel, der von dem Gehäuse getragen wird, die Düsen trägt.

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11. Vorrichtung zur Entfernung von feinzerteilten Teilchen aus einem fluiden Medium, gekennzeichnet durch ein Gehäuse,.einen drehbaren Filter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, einen Gehäusemantel, der innerhalb des Gehäuses dicht beim Filter angeordnet ist, wobei die innere Wandung des Gehäusemantels zwischen der inneren Wandung des Gehäuses und dem Filter angeordnet ist, Einrichtungen, mit denen ein Gas, welches Fremdstoff teilchen enthält, die ausgefiltert werden sollen, in den Raum zwischen dem Gehäusemantel und einer Seite des Filters einführt, Einrichtungen, mit denen gereinigtes Gas von der anderen Seite aus dem Gehäuse heraus abgeführt wird, Fallen, die von dem Gehäuse getragen werden und die es ermöglichen, daß Flüssigkeiten höherer Dichte oder Feststoffe mit höherer Dichte den Raum zwischen dem Gehäusemantel· und dem Filter verlassen körinen, während Gas geringerer Dichte innerhalb dieses Raumes verbleibt, wobei der Gehäusemantel für eine Drehung mit dem Filter verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallen wenigstens eine öffnung aufweisen und zwar mit dem Teilchenstrom von der inneren Seite des Gehäusemantels zur Außenseite des Gehäusemantels, wobei eine Sammeleinrichtung vorgesehen ist, die die Teilchen von der öffnung aufnimmt, wobei die Sammeleinrichtung eine Überströmvorrichtung aufweist, um die Teilchen abzugeben., Wenn die Menge der gesammelten Teilchen eine vorbestimmte Größe übersteigt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtungen wenigstens einen Becher aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung einen ringförmigen Trog aufweist.

15· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schweineschwanzförmiges Rohr mit der öffnung verbunden ist.

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16. Vorrichtung zur Entfernung feinzerteilter Teilchen aus einem fluiden Medium, welches in die Vorrichtung mit einem hohen Druck eintritt, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, einen Filter, der in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, einem Gehäusemantel, der zwischen dem Gehäuse und dem Filter angeordnet ist und einem Raum zur Aufnahme des fluiden Mediums, welches die Fremstoffteilchen enthält, begrenzt, wobei der Gehäusemantel so ausgebildet ist, daß er sich mit dem Filter dreht, Einrichtungen, die das fluide Medium aus dem Gehäuse nach dem Filtern herausführen, Antriebseinrichtungen, die so ausgebildet sind, daß sie eine Drehung des Filters und des Gehäusemantels bewirken und zwar beimDurchgang des unter hohem Druck stehenden fluiden Mediums durch diese Einrichtungen hindurch, wenn das fluide Medium in den Filterraum eintritt und Einrichtungen, mit denen die feinen Teilchen nach dem Abfiltern desammelt werden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine Düseneinrichtung aufweist, die die Strömung des Gases umdreht, um Druckenergie in kinetische Energie umzuwandeln, die dazu dient, die Vorrichtung zu drehen.

18. Filtrationssystem mit einer Filtervorrichtung, welche einen zylindrischen Filterkäfig aufweist, der sich mit einer großen Drehzahl dreht, derart, daß das erzeugte Zentrifugalkraftfeld ausreichend groß ist, um den Filter von. gesammelten Schmutzteilchen zu reinigen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gebläse stromauf der Filtervorrichtung angeordnet ist, dessen Druck-und Strömungskapazität so angepaßt ist, daß die Drehzahl des Filterkäfigs ausreichend ist, um sich selbst zu reinigen.

19· System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkäfig von einem Motor oder einer anderen Antriebsquelle angetrieben wird, so daß die Drehzahl des Filterkäfigs unabhängig von den Strömungsbedingungen eingestellt werden kann.

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20. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung mit einem Sauggebläse verbunden ist, das stromab vom Filterkäfig liegt.

21. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung mit einer Saugquelle verbunden is,t, die stromab vom Filterkäfig liegt.

22. Filtrationssystem mit einer Filtervorrichtung, in der ein zylindrischer Filterkäfig angeordnet ist, der mit einer hohen Drehzahl dr.eht, so daß das erzeugte Zentrifugalkraftfeld ausreichend groß ist, um den Filter von den gesammelten Schmutzteilchen zu säubern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaßsammler stromab vom Filterkäfig angeordnet ist und daß eine Saugvorrichtung stromab vom Auslaßsammler angeordnet ist·

23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor zum Antrieb des Filterkäfigs vorgesehen ist.

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