DE4324388C1

DE4324388C1 - Filterzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4324388C1
Application number: DE19934324388
Authority: DE
Inventors: Alfred Buscher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2013-07-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterzelle nach dem Ober begriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Her stellung einer derartigen Filterzelle und ferner einen Rahmen für eine Filterzelle. Solche Filterzellen werden zur Staubreinigung bei Industrieanlagen eingesetzt. Ein staubbelasteter Abluftstrom wird dazu über eine Batte rie von Filterzellen geführt, die im Wechsel rückge spült werden.

Aus DE-PS 12 91 184 ist eine Gas- und Luftfilterzelle mit einem kastenartigen Rahmen aus Wellpappe und einem darin angeordneten Filtereinsatz bekannt. Der Filtereinsatz - enthält eine zickzackförmig in Wellen gelegte Filterbahn, deren Umlenkpunkte alternierend in den beiden Rahmenöffnungen liegen. An dem Rahmen sind in gegenüberliegenden Wänden stabförmige Stützelemente für die Falten der Filterbahn enthalten, wobei - die Längskanten der Filterbahn an den Querwänden des Rahmens mittels Klebstoff befestigt sind und die Enden der Filterbahn an den Längswänden des Rahmens verklebt sind. Die Filterzelle ist auswechselbar in einem Gehäu se aus Blech enthalten. Die bekannte Filterzelle be steht insgesamt aus Papiermaterial, das nach Beladung mit Staub u. dgl. von dem anhaftenden Filterkuchen be freit und anschließend verbrannt werden kann. Nachtei lig ist jedoch, daß der Rahmen eine geringe Stabilität hat, so daß die Filterzelle nicht imstande ist, höheren Drücken des durchströmenden Mediums standzuhalten. Wenn der Rahmen aus Metall hergestellt würde, würde er der Filterzelle eine größere Festigkeit verleihen, jedoch würde dies die Entsorgung der Filterzelle erschweren. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Filterbahn bzw. der Filtereinsatz an dem Rahmen fest verklebt sein muß, weil anderenfalls infolge des Drucks des strömenden Mediums der Filtereinsatz sich aus dem Rahmen heraus lösen würde. Eine feste Verklebung eines metallischen Rahmens mit der Filterbahn, z. B. mit Hilfe einer Ver gußmasse, führt jedoch zu der Schwierigkeit, daß die verschiedenen Materialien sich anschließend nicht auf einfache Weise trennen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filter zelle zu schaffen, die im Betrieb eine hohe Festigkeit und Formbeständigkeit hat und die nach ihrer Verwendung in ihre Bestandteile zerlegt werden kann, um unter schiedliche Werkstoffe voneinander zu trennen und die einzelnen Komponenten einer getrennten Entsorgung oder Wiederverwendung zuzuführen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch die Her stellung einer Filterzelle gemäß dem Verfahren nach An spruch 7, bzw. durch einen Rahmen für eine Filterzelle gemäß Anspruch 8.

Die Filterzelle gemäß Anspruch 1 weist zwischen Rahmen und Vergußmasse eine selbstklebende Trennbahn auf, die an einem oder an mehreren der den Rahmen bildenden Rah menbestandteile auf der Innenseite angeordnet ist, so daß die Vergußmasse an einer direkten Berührung des Rahmens gehindert ist. Die Trennbahn klebt mit ihrer Selbstklebefläche an der Innenfläche des Rahmens, wäh rend die dem Innenraum des Rahmens zugewandte andere Fläche es ermöglicht, daß sich die Vergußmasse anlagert oder diese Fläche teilweise durchdringt. Aufgrund der selbstklebenden Fläche der Trennbahn einerseits und ihrem Durchdringungs- oder Anlagerungsverhältnis mit der Vergußmasse andererseits entsteht ein starrer, am Rahmen anhaftender Vergußmassenbereich, der auch bei hohen Kräften nicht von der Innenwand des Rahmens ab gleitet. Die Klebeschicht verhindert, daß der Filter einsatz infolge des Gasdrucks wie ein Pfropfen aus dem Rahmen hinausgleitet, andererseits hält sie die Verguß masse aber von dem Rahmen getrennt.

Der Rahmen besteht aus einem Material mit hoher Festig keit, wodurch unter Gasdruck Verwindungen, Durchbiegun gen o. dgl. ausgeschlossen werden. Neben Metallblech kommen als Material auch Kunststoffe oder Holz in Be tracht.

Um die Filterzelle zu entsorgen, kann der Rahmen in seine Bestandteile demontiert werden und die Vergußmas sen-Schicht von den Rahmenbestandteilen abgetrennt wer den. Dies kann entweder durch kontinuierliches (fort laufendes) Abziehen der Selbstklebeschicht von dem Rah men erfolgen, oder aber durch Aufspleißen der Trennbahn, wobei die Selbstklebeschicht und Teile der Trennbahn an dem Rahmen haften bleiben. Die Be standteile des Rahmens werden nahezu vollständig von der Vergußmasse und der Filterbahn befreit und entweder wieder verwertet oder sortenrein deponiert.

Bei der Verwendung einer Trennbahn, die eine Fa servliesschicht aufweist, dringt die Vergußmasse in das Faservlies ein und bildet eine Matrix- oder Durchdrin gungsphase. Aber auch bei Verwendung einer Trennbahn mit einer Gewebeschicht erhält man eine ausgezeichnete Haftung durch das Eindringen und mechanische Verhaken der Vergußmasse mit dem Gewebe.

Als Vergußmasse lassen sich insbesondere an Luft aus härtbare Kunststoffe verwenden, die in relativ kurzer Zeit aushärten und eine hohe Festigkeit aufweisen. Als günstig hat es sich erwiesen, die Vergußmasse aus Po lyurethan vorzusehen, da sich dieser Werkstoff im Hausmüll entsorgen läßt bzw. in Hausmüllver brennungsanlagen rückstandslos verbrannt werden kann. Es ist auch möglich, Epoxidharz o. ä. vorzusehen.

Die Stützelemente sind vorzugsweise aus Kunststoff ge fertigt, z. B. aus Polyethylen, so daß sie leicht ver brannt bzw. entsorgt werden können und darüber hinaus eine geringe Gewichtsbelastung verursachen. Bei der Verwendung von Stützelementen aus Kunststoff ist es vorteilhaft, den Kunststoff antistatisch einzustellen, um eine durch statische Elektrizität gebildete, erhöhte Staubbeladung oder -haftung auszuschließen.

Eine Filterzelle nach Anspruch 1 kann mit dem Verfahren nach Anspruch 7 hergestellt werden. Dazu ist es erfor derlich, zuerst eine Trennbahn auf mindestens einer Innenwandung des Rahmens aufzukleben. Vorteilhafterwei se wird man auf jede Innenwandung des Rahmens eine se parate, die Innenwandung abdeckende Trennbahn aufbrin gen. Nach Einsetzen der Filteranordnung in den Rahmen wird reihum auf jede den Rahmen bedeckende Trennbahn aushärtbare Vergußmasse aufgebracht, wobei die an die Trennbahn angrenzenden Bereiche der Filterbahn (Enden oder Längskante) in die aushärtende Vergußmassenschicht eingebettet sind und so von dieser gehalten sind.

Der Rahmen einer Filterzelle gemäß Anspruch 8 weist mehrere Platten auf, die durch Schrauben und zugehörige Muttern zusammengefügt sind, wobei die Schrauben Soll bruchstellen aufweisen. Die Demontage eines derartigen Rahmens ist einfach, da ein Herausschrauben der einzel nen Schrauben nicht mehr erforderlich ist. Es genügt, die Schrauben zu überdrehen oder einen Druck oder einen Impuls (z. B. durch einen Hammerschlag) auf den Rahmen auszuüben, der zu einem Abscheren oder Brechen der Sollbruchstelle der Schrauben führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfüh rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungs gemäßen Filterzelle,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Filterein satzes einer Filterzelle gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Filterzelle aus Fig. 1 um 90° nach vorne gekippt,

Fig. 4 einen Schnitt entlang eines Teils der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt entlang eines Teils der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 eine vergrößerte, zum Teil geschnittene Dar stellung des Details VI in Fig. 1.

Fig. 1 und Fig. 3 zeigen eine Filterzelle 10, die in einem rechteckigen Rahmen 12 einen Filtereinsatz 14 einfaßt. Der Rahmen 12 besteht aus vier paarweise glei chen Blechen 16 bzw. 18, die durch Verschraubung zusam mengefügt sind. Das Blech 16 ist eine im wesentlichen plane Platte, deren Endbereiche 16a um 90° abgewinkelt sind. Der Abstand zwischen den Abwinkelungen beträgt 610 mm und die Höhe der Platte 16 ca. 300 mm. In den abgewinkelten Bereichen 16a der Platte 16 sind vier Bohrungen 16b von etwa 5,5 mm Durchmesser in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Die Platte 18 besteht aus einem Metallblech, das an seiner Ober- und an sei ner Unterseite jeweils doppelt umgebördelt ist, so daß eine Schiene umgriffen werden kann. Die beiden anderen Kanten der Platte 18 sind geringfügig über die Dimen sionen des Rahmens 12 als vorstehende Bereiche 18a ver längert und weisen ebenfalls jeweils vier Bohrungen 18b auf, die in ihrer Höhe mit den Bohrungen 16b der ab gewinkelten Bereiche 16a der Platte 16 übereinstimmen.

Jeweils zwei Platten 18 und zwei Platten 16 werden zu einem an den beiden Enden offenen, rohrförmigen Rahmen 12 mit den Abmessungen 610 × 610 × 300 mm verschraubt. Dazu werden durch die Bohrungen 16b im abgewinkelten Abschnitt 16a der Platte 16 bzw. durch die mit der Boh rung 16b koaxial angeordnete Bohrung 18b des vorstehen den Bereichs 18a der Platte 18 mit einer Sollbruchstel le versehene Schrauben 22 durchgeführt, die auf der dem Schraubenkopf abgewandten Seite in einer Mutter 24 festgespannt werden. Die Sollbruchstelle ist durch eine Einschnürung 22a der Schraube 22 gebildet, die bei ver bundenen Platten 16 und 18 im Berührungsbereich der beiden Platten angeordnet ist (Fig. 6).

Der Rahmen 12 läßt sich dadurch auf einfache Art und Weise demontieren, indem ein Druck oder ein Schlag auf den Rahmen 12 ausgeübt wird, der zu einem Abscheren oder zu einem Brechen der Sollbruchstelle der Schrauben 22 führt. Die Schrauben 22 weisen ein 5 mm metrisches Gewinde (M5) auf und fallen nach Bruch aus den etwas größeren Bohrungen 16b, 18b heraus und bleiben nicht darin stecken. Aufgrund des geringen Materialwertes der Schrauben 22 und der Muttern 24 läßt sich so die Zeit einsparen, die für die Demontage des Rahmens 12 erfor derlich wäre, insbesondere nach dem Einsatz, bei dem sich möglicherweise die Muttern 24 auf das Gewinde der Schraube 22 festgefressen haben könnten. Da die Schrau ben 22 und die Muttern 24 aus dem gleichen Material bestehen, können die abgescherten Schraubenstümpfe bzw. die Muttern 24, in denen ein Schraubenstumpf noch sitzt, sortenrein wiederverwertet werden, z. B. als Schrottbeigabe im Hüttenprozeß.

Der in dem Rahmen 12 angeordnete Filtereinsatz 14 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Eine Filterbahn 30 aus einem Glasfaservlies verläuft in mäandrischen Wel len um eine Vielzahl von Stützelementen 32. Die Stützelemente 32 sind als zickzackförmige Abstandhalter aus Kunststoff ausgebildet, die jeweils an der Wellen seite der Filterbahn 30 mit einem Kantenaufsatz 32a versehen sind, der als durchgehender Stab ausgebildet ist. Der Durchmesser des Stabes ist um einiges größer als die Dicke des Abstandhalters 32. Das hat den Vor teil, daß beim Rückblasen die besonders stark mit Staub belegten Bereiche um die Stäbe 32a besser gereinigt werden können. Der Abstandhalter 32 verhindert, daß die Filterbahn 30 bei hohen Drücken flattert. Der Abstand halter 32 und der als Kantenschutz dienende Stab 32a sind aus einem antistatisch eingestellten Polyethylen hergestellt. Dieses Material hat ein geringes Gewicht. Der Kunststoff neigt nicht zu chemischen Reaktionen mit den zu filternden Rückständen, die oft in säurebelade nen Gasströmen schweben. Ferner läßt sich Polyethylen (wie andere Kunststoffe aus der Klasse der nicht halo genisierten Thermoplaste, z. B. Polypropylen) nach Nut zung entweder in einen Recycling-Kreislauf zurückfüh ren, indem es vorher vorzugsweise zu Granulat verar beitet wurde, oder aber nahezu rückstandslos zu Kohlen dioxyd und Wasser verbrennen. Auch bei Entsorgung des gesamten Filtereinsatzes 14 in einem Hüttenprozeß, bei spielsweise in Bleihütten, wo der abgeschiedene Bleistaub mittels Einschmelzung des Filtereinsatzes 14 in den Hüttenöfen zurückgewonnen wird, brauchen die Abstandhalter nicht separat entsorgt zu werden. Die Bleischmelze erreicht einen extrem hohen Reinheitsgrad, der bei Einschmelzung von metallischen Abstandhaltern nicht möglich wäre. Die Stützelemente 32 sind derart ausgebildet, daß sie eine gewisse elektrische Leit fähigkeit aufweisen, die eine statische Aufladung ver hindert. Die statische Aufladung würde zu flächen mäßiger Anhaftung von Staub an den Stützelementen 32 führen, die dadurch trotz Rückspülvorganges nicht voll ständig abgereinigt werden könnten. Durch antistatische Einstellung des Kunststoffes wird die Standzeit der Filterzelle 10 erhöht.

Bei der Reinigungsfunktion des Filtereinsatzes 14 wird dieser in Richtung der eingezeichneten Strömungen A durchströmt. Der staubbeladene Gasstrom tritt an der in Fig. 2 unten gezeichneten Seite ein und wird durch die Filterbahn 30 geführt. Dabei scheiden sich an der dem staubbeladenen Gasstrom zugewandten Seite der Filter bahn 30 Staub und andere Verunreinigungen ab, während der gereinigte Gasstrom auf der anderen Seite der Fil terbahn 30 weiter nach oben geführt wird. Der Druck des Gasstroms beträgt ca. 200 kg pro m². In der Stunde wer den ca. 2.500 m³ Abluft durch eine derartige Fil terzelle 10 geführt. Um den Filtereinsatz 14 in dem Rahmen 12 zu fixieren, ist es erforderlich, eine ent sprechend hohe Haltekraft an den Innenwandungen der Platten 16 bzw. 18 des Rahmens 12 vorzusehen. Ferner können Dichtungen an den offenen Flächen des Rahmens 12 für einen verlustfreien Luftdurchtritt vorgesehen sein.

Der Filtereinsatz 14 wird gemäß Fig. 3 umlaufend von einer Vergußmasseschicht 36, 38 umgeben, die die Be standteile des Filtereinsatzes 14 in ihren an den Rah men 12 grenzenden Bereichen fest einbettet und dem Fil tereinsatz 14 dadurch eine hohe Steifigkeit verleiht. Die Vergußmasse 38 bzw. 36 steht jedoch nicht im direk ten Kontakt zu den Innenwandungen der Platten 16 bzw. 18. Fig. 4 und 5 zeigen Schnitte durch die Ver gußmassenschicht 36 bzw. 38. Auf den Innenwandungen der Bleche 16 bzw. 18 ist vollflächig eine Trennbahn 40 angeordnet. Die Trennbahn 40 weist eine Selbstklebeflä che 40a auf, die an der Innenwandung der Bleche haftet. Die Trennbahn 40 ist ein Faservliesgewebe, dessen Ober fläche eine hohe Rauhigkeit hat und das geeignet ist, die flüssige Vergußmasse aufzusaugen. Entlang der mit der Trennbahn 40 versehenen Innenwandung der Platte 18 ist das Ende der Filterbahn 30 angeordnet (Fig. 4). Um dieses Ende luftdicht an dem Blech 18 zu befestigen, ist über den gesamten Innenbereich der Platte 18 eine Schicht 36 aus Vergußmasse angeordnet, die aus Polyure than besteht, das aus zwei Komponenten (2/3 Harz, 1/3 Härter) gemischt und auf den Innenbereich der Filter zelle 10 aufgebracht wird. Die Filterzelle 10 ist zu diesem Zweck beim Aufbringen mit der Platte 18 nach unten aufgestellt. Auf der gegenüberliegenden Seite erfolgt in gleicher Weise die Fixierung des anderen Endes der Filterbahn 30 an der Platte 18 des Rahmens 12.

Auch auf der Innenwandung der Platte 16 ist eine Trenn bahn 40 angeklebt. Nahe der nichtklebenden Seite der Trennbahn 40 sind die Längskante 30a der Filterbahn 30 und die Ränder der Abstandhalter 32 bzw. die Enden der Kantenaufsätze 32a angeordnet. Diese Teile sind in einer Schicht 38 aus Vergußmasse eingebettet, so daß sie nicht fortgerissen werden können. Die Schicht 38 dringt in die Trennbahn 40 ein, so daß sie sich mit dieser in festem Eingriff verbindet. Die Klebeschichten 40a halten den Filtereinsatz 14 an dem Rahmen 12 fest.

Bei Demontage der Filterzelle wird der Filtereinsatz 14 von den Blechen 16, 18 des Rahmens 12 abgezogen. Dabei spleißt das Vliesgewebe der Trennbahn 40 auf. Die Selbstklebefläche 40a sowie ein dünner Teil des Vlies gewebes der Trennbahn 40 bleiben an der Innenseite der Platten 16 bzw. 18 kleben, der übrige Teil des Vliesge webes bleibt an dem Polyurethan-Mantel 36 haften. In einem nächsten Schritt kann der Polyurethan-Mantel von dem Filtereinsatz 14 getrennt werden, beispielsweise durch Sägen. Nach einer gegebenenfalls notwendigen Rei nigung kann das Polyurethan und die darin enthaltenen Reststoffe im Hausmüll deponiert werden oder in einer Hausmüllverbrennungsanlage verbrannt werden. Die Kunst stoff-Stützelemente 32 lassen sich leicht durchsägen, was einen weiteren Vorteil gegenüber Aluminiumstütz elementen ausmacht. Die abgesägten Stützelemente 32 fallen aus dem Filtereinsatz 14 heraus bzw. können her ausgezogen werden zwecks Rückführung in einen Entsor gungskreislauf. Die Filterbahn 30 kann nun gereinigt werden und danach ebenfalls verbrannt werden. Es ist auch möglich, die mit Stäuben oder Schwebstoffen bela stete Filterbahn 30 zusammengelegt zu deponieren, wo durch dieser verschmutzte Teil des Filtereinsatzes 14 nur ein geringes Deponievolumen einnimmt.

Alternativ zu der Trennbahn 40 aus einem Vliesgewebe ist es auch möglich, eine Trennbahn aus Kunststoff vor zusehen, die mit einer Selbstklebefläche ausgestattet ist und auf die Innenseite der Platten 16 oder 18 auf geklebt wird. Eine derartig strukturierte Kunststoff- Trennbahn kann beispielsweise aus Acetatseide bestehen. Im Unterschied zu der Faser-Vlies-Trennbahn werden nach Demontage des Rahmens 12 die Bestandteile 16, 18 des Rahmens 12 von der Klebefläche 40a abgezogen, d. h. der Rahmen 12 ist nahezu rückstandsfrei und kann einer direkten Wiederverwertung zugeführt werden. In diesem Fall bleibt die gesamte Trennbahn 40 mit der Ver gußmassenschicht 36, 38 verbunden.

Es ist nicht erforderlich, alle vier Rahmenflächen mit Vergußmassen 36, 38 auszugießen. So ist es z. B. mög lich, die Enden der Filterbahn 30 mit einem Klebespray zu benetzen und an den Platten 18 zu fixieren und le diglich die Innenwandungen der Platten 16 mit einer Trennbahn 40 zu versehen und mit einer Polyurethan schicht 38 zu bedecken.

Claims

1. Filterzelle mit einem in einem Rahmen (12) ange ordneten Filtereinsatz (14), der eine um Stützel emente (32) umlaufende, zickzackförmig verlegte Filterbahn (30) aufweist, wobei die Enden der Fil terbahn (30) und/oder die Stützelemente (32) und die Längskanten (30a) der Filterbahn (30) an dem Rahmen (12) durch eine Vergußmasse (36, 38) fi xiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (12) aus massivem Material hoher Festigkeit, vorzugsweise Metallblech, besteht und zwischen Rahmen (12) und Vergußmasse (36, 38) eine selbstklebende Trennbahn (40) angeordnet ist, die an dem Rahmen (12) haftet und die die Vergußmasse (36) von dem Rahmen (12) fernhält.

2. Filterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Trennbahn (40) eine Faservliesschicht oder Filzschicht aufweist, in die die Vergußmasse (36, 38) eindringt.

3. Filterzelle nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Trennbahn (40) eine Gewebe schicht aufweist, in die die Vergußmasse (36, 38) eindringt.

4. Filterzelle nach einem der Ansprüche 1-3, da durch gekennzeichnet, daß die Trennbahn (40) aus Acetatseide besteht.

5. Filterzelle nach einem der Ansprüche 1-4, da durch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (36, 38) aus Polyurethan besteht.

6. Filterzelle nach einem der Ansprüche 1-5, da durch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (32) als Abstandhalter aus Kunststoff ausgebildet sind, welche vorzugsweise antistatisch eingestellt sind.

7. Verfahren zur Herstellung einer Filterzelle (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Aufbringen von Trennbahnen (40) auf mindestens eine Innenwandung des Rahmens (12);
b) Einsetzen der Filteranordnung (14) in den Rah men (12);
c) Vergießen einer aushärtbaren Vergußmasse (36, 38) auf die Trennbahn (40), wobei die Ver gußmasse (36, 38) die an die Trennbahn (40) angrenzenden Bereiche der Filterbahn (30) ein bettet, ohne in direktem Kontakt mit der Innen wandung des Rahmens (12) zu gelangen.

8. Rahmen einer Filterzelle (10) zur Aufnahme eines Filtereinsatzes (14) aus mehreren Platten (16, 18), die mit Schrauben (22) und zugehörigen Mut tern (24) zusammengefügt sind, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schrauben (22) als Einschnü rung oder Kerbung ausgebildete Sollbruchstellen (22a) aufweisen.

9. Filterzelle nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch einen Rahmen (12) nach An spruch 8.