Puls-Jet-Magnetventil - Wie sie funktionieren

Puls-Jet-Magnetventil - Wie sie funktionieren

Beispiel Pulsejet-Magnetventil

Abbildung 1: Ein Impulsstrahl-Magnetventil.

Impulsstrahlventile werden in Filtersystemen von Staubabscheidern, Gasturbinen und Entschwefelungsanlagen eingesetzt.  Sie werden in der Regel zur Reinigung von Filtern wie Patronenfiltern, Mantelfiltern, Keramikfiltern und Sintermetallfaserfiltern verwendet. Hier wird erörtert, wie diese Ventile in einer typischen Anwendung für Entstaubungsanlagen funktionieren.

Übersicht Staubabscheider

Staubabscheider werden eingesetzt, um entweder körnige feste Schadstoffe zu entfernen oder wertvolle Feststoffe oder Pulver aus den Abgasen zurückzugewinnen, bevor sie in die Atmosphäre abgeleitet werden. Ein Staubabscheider besteht in der Regel aus einem Gebläse, einem Staubfilter, einem Filterreinigungssystem und einem Entstaubungssystem. Eine der effizientesten und kosteneffektivsten Entstaubungsanlagen auf dem Markt ist ein Gewebeabscheider, der auch als Baghouse bezeichnet wird.

In einem Baghouse wird partikelbeladenes Gas durch Gewebesäcke geleitet, wobei sich der Staub an der Außenfläche des Sackes ablagert (Abbildung 2). Um den Druckwiderstand des Filtergehäuses innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu halten und somit die Staubabscheidung zu gewährleisten, werden die Filterschläuche ständig gereinigt. Die am häufigsten angewandte Filterreinigungsmethode ist der so genannte Impulsstrahl oder Druckstrahl.

Schematische Darstellung eines Umkehrstrahlsystems mit Impulsstrahl-Magnetventilen

Abbildung 2: Typische Pulse-Jet-Filteranlage mit pulsierender Luftzufuhr

Bei dieser Methode wird der Staub durch einen Hochdruck-Luftstrom entfernt, der in den oberen Teil des Schlauchfilters (1) eintritt (siehe Abbildungen 2 und 3). Ein Impulsstrahlventil (2) leitet pulsierende Luft durch ein Ausblasrohr (3), das wiederum Düsen oberhalb jedes Beutels (1) speist. Dadurch wird eine Schockwelle erzeugt, die den Beutel durchdringt und eine Ausdehnung des Beutels bewirkt, wodurch der um den Beutel angesammelte Staubkuchen zerbricht. Obwohl dieser Druckluftimpuls den Luftstrom durch den Filterschlauch vorübergehend unterbricht, wird der Zustrom des partikelbeladenen Gases in den Filterschlauch durch seine schnelle Abgabe nicht beeinträchtigt. Daher können Sackkammern mit Impulsstrahlreinigung kontinuierlich arbeiten.

Die Stoßwelle bewegt sich in etwa einer halben Sekunde durch den Schlauchfilterbeutel nach unten und oben. Daher muss die pulsierende Luft stark genug sein, um die gesamte Länge des Beutels zu durchqueren und den Staubkuchen zu zerreißen. Das notwendige schnelle Öffnen und Schließen des Staubabscheiderventils (2) wird durch den Einsatz eines Pulse Jet Magnetventils (2) erreicht. Die Verwendung eines Impulsstrahl-Magnetventils ermöglicht die Steuerung des Druckabfalls über den Filter sowie der Impulsfolge.

Schematische Darstellung eines Filterbeutels

Abbildung 3: Schlauchförmiger Pulse-Jet-Filterbeutel mit pulsierender Luftzufuhr

Funktionsprinzip

Impulsstrahlventile sind indirekt betätigte Magnetventile, die speziell für Staubabscheideranlagen entwickelt wurden. Wenn die Magnetspule erregt wird, wird die über einer Membran eingeschlossene Luft schnell abgesaugt, was zu einer hohen Druckdifferenz über der Membran führt. Dabei wird die Membrane schlagartig geöffnet. Wenn die Magnetspule stromlos ist, entweicht Luft durch ein Loch in die Kammer über der Membran, die den Druck ausgleicht und das Ventil sofort schließt.

Das schnelle Öffnen und Schließen des Ventils ist von großer Bedeutung für eine effektive Reinigung der Filter und einen sparsamen Verbrauch von Druckluft. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Gewicht der beweglichen Teile gering ist und daher eine geringe Trägheit aufweist. Diese Ventile haben sehr hohe kV-Werte. Die maximale Durchflussmenge wird erreicht, wenn die Luftgeschwindigkeit schallartig wird (344 m/s).

Auswahlkriterium

Die wichtigsten Parameter, die sich auf die Auswahl von Impulsstrahlventilen auswirken, sind die folgenden:

  • Tankvolumen: Die im Vorratsbehälter gespeicherte Luftmenge, die wiederum von der Ventilgröße abhängt.
  • Tankdruck: Der Luftdruck im Tank, der auch der Eingangsdruck des Ventils ist.
  • Maximal zulässiger Druck: Maximaler Leitungs- oder Systemdruck für einen sicheren Betrieb.
  • Elektrische Impulslänge: Die Zeit, in der das Ventil erregt ist.
  • Gesamtimpulslänge: Die Zeit zwischen dem Öffnen und dem Schließen des Ventils.
  • Spitzendruck: Der maximale Druck, der am Ende des Blasrohrs erreicht wird und die Stoßwelle erzeugt.
  • Druckabfallbehälter: Die Differenz zwischen dem Tankdruck vor und nach der Druckwelle. Um die Schallströmung in den Ausblasrohren aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, den Druckabfall auf maximal 50 % des absoluten Tankdrucks zu begrenzen. In einer Anlage ist dies die einfachste Möglichkeit, die elektrische Impulszeit zu reduzieren, wenn der Druckabfall zu hoch ist.
  • Leistungsverhältnis: Das Verhältnis zwischen Tankdruck und Spitzendruck in Prozent. Die Höhe dieses Parameters hängt von der kV des Ventils und der Öffnungszeit ab.
  • Volumen pro Puls: Das Luftvolumen bei atmosphärischem Druck, das pro Impuls durch das Ventil strömt. Je größer dieser Parameter ist, desto besser werden die Filterschläuche gereinigt, und es können mehr Schläuche pro Ventil gereinigt werden.

Diese Arten von Magnetventilen werden mit unterschiedlichen Werkstoffen angeboten, nämlich dem Gehäuse und dem Dichtungsmaterial. Alle Baumaterialien haben spezifische Eigenschaften, die sie für unterschiedliche Anwendungen geeignet machen. Es ist von entscheidender Bedeutung, das geeignete Gehäuse- und Dichtungsmaterial für Ihre Medien zu wählen.