CN107223068B - 过滤元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陶瓷过滤装置，包括陶瓷过滤器和安置于该陶瓷过滤器内的支撑件，其中该支撑件与陶瓷过滤器的内壁接触。

Description

过滤元件

技术领域

本发明涉及陶瓷过滤装置。

背景技术

相比于传统的纺织过滤元件，陶瓷过滤器更常用来从热气流中去除颗粒，因为陶瓷过滤器具有卓越的滤清特性，并且在较高温度下也不会有实质上的性能退化，其在高达1100℃的温度下仍保持基本上的稳定。陶瓷过滤器通常包括刚性陶瓷管，其具有位于过滤器开口端的径向法兰，同时可通过使用压缩陶瓷纤维的垫圈将径向法兰固定在平坦的平面管板和夹板之间，进而将该刚性陶瓷罐安装至过滤器壳体以形成封闭。

然而，众所周知的是，这样的陶瓷过滤器质硬而易碎，容易破裂，特别是在靠近法兰的开口端，尤其是当过滤元件具有约3米或更大的长度尺寸的时候。这样的缺点是，大块的陶瓷过滤器可能会掉落到装有滤过的颗粒物的收集料斗中，从而污染滤过的颗粒物。对颗粒物的污染并不是想要的，特别是当颗粒物很有价值的时候，因为这可能使得该颗粒物不得不被丢弃和/或中断过滤操作，直至从料斗中去除了该破裂部分。

众所周知，用金属笼强化陶瓷过滤器，能使过滤元件在被夹紧在过滤器壳体内时能够承受更高的侧向载荷。尽管侧向强度得到提升，但是在爆炸的情况下、或者当大和/或粗糙的粉尘颗粒撞击陶瓷过滤器的时候，陶瓷过滤器仍可能会破裂。此外，陶瓷过滤器的破裂可能因轻微地颤、地震以及类似的自然现象而发生。

发明内容

本发明的实施例的目的在于提供一种克服了上述缺点的陶瓷过滤装置。

根据本发明的第一方面，提供一种陶瓷过滤装置，该陶瓷过滤装置包括陶瓷过滤器和安置在该陶瓷过滤器内的支撑件，其中该支撑件与陶瓷过滤器的内壁接触。根据本发明第一方面所述支撑件的优点在于，陶瓷过滤器能够承受更大的弯曲动作，从而最小化该陶瓷过滤器破裂的风险。进一步的，由于支撑件在使用时与陶瓷过滤器的内壁恒久接触，因此在陶瓷过滤器破裂的情况下，该支撑件能够继续保持该陶瓷过滤器。这样的优点在于，陶瓷过滤器的破裂部分不会掉落到装有颗粒物的料斗，从而防止污染颗粒物。理想情况下，该支撑件基本上沿着陶瓷过滤器的全长延伸。

该支撑件并非多孔的涂层。而是一种为刚性自支撑陶瓷过滤器提供机械强化的装置。该支撑件可包括多个杆和沿着这些杆间隔设置并连接至这些杆的两个或多个强化元件。这样的支撑件极其适于提高陶瓷过滤器的侧向强度。通过提高陶瓷过滤器的侧向强度，大大降低了破裂风险。支撑件可以是网状或笼状。

支撑件可包括5至15个杆，优选为8至12个杆。支撑件可包括15至35个强化元件，优选为20至30个强化元件。强化元件可以为箍状。

强化元件可沿着杆以50mm至200mm的间隙范围进行间隔设置，优选的间隙范围为75mm至150mm。优选地，强化元件的高密集度位于最靠近陶瓷过滤器所连接的管板的支撑件的端部处。通过设置6至14个强化元件，优选地以50至100mm的间隙隔开，陶瓷过滤器得以在其最容易破裂的位置处得到额外的支撑。与此相反，强化元件的低密集度位于该支撑件另一边的端部处。在此端部处，可以以大于100mm至200mm的间隙间隔设置5至10个强化元件。

支撑件可包括用于与陶瓷过滤器的内壁接触的转向节。在陶瓷过滤器破裂的情况下，该转向节用于继续保持陶瓷过滤器的破裂部分，使得这些破裂部分不会掉落到装有颗粒物的料斗中。相比于不含有转向节的支撑件，含有一个或多个转向节的支撑件能够支撑更大的载荷。

转向节的直径可大于支撑件主体的直径。支撑件主体可定义为支撑件在转向节上方的区域。

如图1所示，转向节可通过基本上向内折弯一个或多个杆的一段来形成。这样的优点在于内延杆段(inwardly extending bar sections)展现出的“天然弹簧(naturalspring)”的性能，使得该支撑件能够轻松插入到陶瓷过滤器中。这同时也保证了针对陶瓷过滤器内壁的破坏得到最小化。此外，含有转向节和内延杆段的支撑件适用于为具有轻微弓度、波度或可变内径的陶瓷过滤器提供支撑。进一步地，该支撑件更好地顾及了具有低热膨胀系数的陶瓷过滤器和通常由金属材料制成的在高温下具有高热膨胀系数的支撑件之间的热膨胀差异。这尤为重要，因为在某些情况下，所支撑的陶瓷过滤器可能处于高达1100℃的热处理中。

支撑件在转向节处的直径可大于支撑件在内延杆段尖端的直径。

该支撑件在其一端可包括一个或多个转向节，优先为在远离与陶瓷过滤器连接的管板的支撑端。这意味着，无论破裂发生在何处，陶瓷过滤器的断裂部分都会被继续保持，防止对颗粒物的污染。

通过在每个杆或任意交替的杆上设置转向节，陶瓷过滤器在破裂的情况下也能得到足够的支撑。

在本发明的另一个实施例中，可在支撑件的两端设置一个或多个转向节和内延杆段。

或者，支撑件可包括更多的转向节，这些转向节可焊接至杆上。

支撑件可包括与该支撑件连接的次级支撑元件，该次级支撑元件从支撑件开始径向延伸以同陶瓷过滤器的内壁接触。这样的优点在于，在陶瓷过滤器破裂的情况下，转向节和次级支撑元件可用于继续保持陶瓷过滤器的破裂部分，确保过滤元件的破裂部分不会掉落到料斗中。

次级支撑元件可从支撑件中拆卸下来。这样的优点在于降低制造支撑件时制造过程的复杂性。以此方式，支撑件和次级支撑元件可分别进行制造，然后在支撑件被设置到陶瓷过滤器内之前装配在一起。

支撑件可在其一端包括一个或多个次级支撑元件，优选为在远离与陶瓷过滤器连接的管板的支撑端。这样的优点在于，无论破裂出现于何处，该次级支撑元件都能够在陶瓷过滤器破裂的情况下继续保持该陶瓷过滤器。

该支撑件优选地包括至少两个次级支撑元件。业已发现的是，具有至少两个次级支撑元件的支撑件极其适于在陶瓷过滤器破裂时继续保持该陶瓷过滤器。为了增强安全性，可使用含有四个次级支撑元件的支撑件。

这样的过滤器能够在超过900℃、高达约1100℃的温度下运行。

同样业已发现的是，含有叶片的次级支撑元件尤为适于在破裂发生时继续保持陶瓷过滤器，即便该破裂发生在最靠近管板的端部。这样的优点在于，可以使用较少数量的次级支撑元件来保持陶瓷过滤器。

支撑件可包括文氏管。

陶瓷过滤器的长度可在1.0和5.0米的范围之内，优选为在1.5和3.0米的范围之内。支撑件可基本上沿着陶瓷过滤器的长度延伸。这样的优点在于，沿陶瓷过滤器全长的侧向强度都得以得到提升，而不仅只是沿其全长的部分。

陶瓷过滤元件并非多涂层的结构，而是一体式结构。所设置的支撑件独立地提供额外的强度和抗振性。

支撑件可包含金属材料，比如不锈钢。由不锈钢制成的支撑件是非常合适的，因为它们对有可能会化学性地腐蚀掉支撑件的高温气体污染物展现出良好的耐腐蚀性。或者，该金属材料可包含涂层软钢。

次级支撑元件也可包含金属材料，比如不锈钢或涂层软钢。

过滤器具有作为气体的颗粒过滤器的特殊应用。其可用作粉尘过滤器。

陶瓷过滤器和支撑件可设置为细长的中空管的形式。过滤元件可封闭其一端，而在相对于该封闭端的另一端具有径向外延的法兰。

不同于纺织过滤器，陶瓷过滤器是刚性且自支撑的。支撑件并不影响陶瓷过滤器的形状，也无法保持其表面积，而是提供强化来处理地震等带来的结果。

根据本发明的第二方面，提供一种用于提供支撑陶瓷过滤装置的方法，该方法包括以下步骤：

a.提供陶瓷过滤器；

b.提供支撑件；

c.将支撑件设置在陶瓷过滤器内，使得该支撑件与陶瓷过滤器的内壁接触。

根据本发明的第三方面，提供一种用于支撑陶瓷过滤器的支撑件，其中该支撑件包括用于与陶瓷过滤器内壁接触的转向节。根据本发明第三方面的支撑件可根据需要或适当地结合关于本发明第一方面中所描述支撑件的任意或全部特征。

根据本发明的第四方面，提供一种用于支撑陶瓷过滤器的支撑件，其中该支撑件包括次级支撑元件，该次级支撑元件从该支撑件开始径向延伸至与陶瓷过滤器内壁接触。根据本发明第四方面的支撑件可根据需要或适当地结合关于本发明第一方面中所描述支撑件的任意或全部特征。

附图说明

为便于理解本发明，现将结合附图对其中的实施例进行描述，此描述仅用于示例。在附图中：

图1A示出包含转向节和内延杆段的支撑件。

图1B示出包含转向节和内延杆段的支撑件的分解图。

图1C示出支撑件的平面图。

图2示出根据本发明的次级支撑元件的第一种设计。

图3示出包含主要支撑元件和次级支撑元件的支撑件。

图4示出包含主要支撑元件和次级支撑元件的支撑件被设置在陶瓷过滤器内。

图5A和5B示出根据本发明的次级支撑元件的第二种设计。

具体实施方式

图1A-C示出支撑件(1)的第一种实例。以封闭外壳形式存在的支撑件的长度尺寸为2700mm，直径为100mm。该支撑件包括八个垂直杆(2)和强化箍(3)，该八个垂直杆设置在基本上间隔开的圆柱状构造中，该强化箍沿着垂直杆间隔设置并连接至该垂直杆以形成具有中空管状结构的支撑件。支撑件包括以150mm间隙进行间隔设置的10个强化箍和以75mm间隙进行间隔设置的13个强化箍。以150mm间隙间隔设置的10个强化箍位于最靠近转向节(4)和内延杆段(5)的支撑件的端部。转向节和最靠近该转向节的强化箍之间的距离为100mm，而内延杆段的长度为25mm。所述13个强化箍位于最靠近轴环(6)的支撑件的端部，其中该支撑件至少部分地被容纳至该轴环(6)。通过在该端部减少强化元件间的距离，例如从150mm减少至75mm，陶瓷过滤器最容易破裂的地方能够得到额外的支撑。

根据本发明的第二个实例，长度为1600mm的管状结构支撑件包括八个垂直杆(2)和强化箍，该强化箍沿着该垂直杆间隔设置且连接至该垂直杆。在此实例中，以140mm间隙间隔设置的6个强化箍位于最靠近转向节(4)和内延杆段(5)的端部，然而以75mm间隙间隔设置的7个强化箍则位于最靠近管板的端部，该管板远离于转向节和内延杆段。转向节和最靠近该转向节的强化箍之间的距离为100mm，而内延杆段的长度则为25mm。

在这两个实例中，转向节处的支撑件的直径为120mm，而转向节上方的支撑件的直径则为100mm。同样的，内延杆段尖端的直径为100mm。

业已发现，根据实例1和实例2所述的支撑件极其适于在陶瓷过滤器破裂时继续保持陶瓷过滤器。此外还发现，含有转向节的支撑件可在不对陶瓷过滤器内壁造成伤害的情况下，轻易地插入至陶瓷过滤器中。

图2示出次级支撑元件(7a)的第一种设计。该次级支撑元件包括基本上为矩形的主体(8)。该矩形主体展现出轻微的S轮廓。这是由于该矩形主体在其一端轻微地上倾，而在另一端则轻微地下倾。主体的上倾端(9)具有外缘，该外缘用于抓住陶瓷过滤器的内壁。主体的下倾端(10)与从主体的每个纵向边缘处开始延伸的两个片状物(11、12)一起，用于将次级支撑元件附接到强化箍(3)。

如图3所示，主体的下倾端与该支撑件的箍(3)内部相配合。所述两个片状物则停留在支撑件外部，并按压到垂直杆(2)上。这意味着，在次级支撑元件安装完成后，存在足够的压力来将该次级支撑元件保持在封闭壳体上。为了增强安全性，在次级支撑元件固定到支撑件之后，主体的下倾端可绕着该箍折弯，从而确保该次级支撑元件不会被轻易移开。

图4示出陶瓷过滤器(13)、以封闭壳体形式存在的支撑件(1)和位于该封闭壳体一端的次级支撑元件(7a)。首先通过将包含次级支撑元件的端部滑动至陶瓷过滤器内，来将该支撑件设置于陶瓷过滤器内部。这意味着，次级支撑元件的矩形主体(8)在主体的上倾端(9)之前先进入陶瓷过滤器。这确保了对于陶瓷过滤器内壁的损害最小化。一旦进入到陶瓷过滤器内部，轴向向外延伸的矩形主体便会使矩形主体的上倾端紧紧地压靠住陶瓷过滤器的内壁，这确保了陶瓷过滤器在破裂时仍能被继续保持住。

图5A和5B示出次级支撑元件(7a)的第二种设计，其中包括矩形主体(14)，该矩形主体(14)的一端具有上倾突出部(15)，而在另一端则具有叶片部分(16)，该另一端相对于主体的平面轻微上倾。次级支撑元件还包括上倾片状物(17、18)，该上倾片状物沿着主体的纵向边缘延伸。通过将次级支撑元件放置在封闭壳体的内部，然后分别绕着箍(3)和垂直杆(2)折弯上倾突出部和上倾片状物，从而使该次级支撑元件固定到支撑件(2)。这使得次级支撑元件的叶片部分从封闭壳体开始径向向外延伸。

可在支撑件(1)上附接任意数量的次级支撑原件(7a)。然而，首先通过在支撑体的一端部附接四个次级支撑元件，然后将该支撑体端部插入至陶瓷过滤器(13)中，当陶瓷过滤器破裂时，陶瓷过滤器的全部重量都得到支撑，即便该破裂发生在最靠近陶瓷过滤器所连接的管板的端部。同样业已发现的是，当陶瓷过滤器在最靠近管板的端部破裂时，含有两个次级支撑元件(7b)的支撑件足以保持该陶瓷过滤器及其相关的粉尘块。这样的优点在于，不必中断过滤操作，并且待过滤的颗粒物不会被来自破裂的陶瓷过滤器的陶瓷材料所污染。

Claims (20)

1.一种管状陶瓷过滤装置，包括陶瓷过滤器和安置于该陶瓷过滤器内的主支撑件，所述主支撑件与所述陶瓷过滤器的内壁接触；其中，所述主支撑件包括转向节，所述转向节用于与所述陶瓷过滤器的内壁接触，所述主支撑件在所述转向节处的直径大于所述主支撑件在所述转向节上方的直径。

2.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述主支撑件包括多个杆和沿着所述杆间隔设置并连接至所述杆的两个或多个强化元件。

3.根据权利要求1或2所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述转向节通过基本上向内折弯所述一个或多个杆的一段来形成。

4.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中在所述主支撑件的一端设置有一个或多个转向节。

5.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述主支撑件包括与所述主支撑件连接的次级支撑元件，所述次级支撑元件从所述主支撑件开始径向地延伸，以同所述陶瓷过滤器的所述内壁接触。

6.根据权利要求5所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述次级支撑元件能够从所述主支撑件上拆卸下来。

7.根据权利要求5所述的管状陶瓷过滤装置，其中在所述主支撑件的一端设置有一个或多个次级支撑元件。

8.根据权利要求5所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述主支撑件包括至少两个次级支撑元件。

9.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述主支撑元件包括文氏管。

10.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述陶瓷过滤器的长度范围在1.0和5.0米之间。

11.根据权利 要求10所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述陶瓷过滤器的长度范围在1.5和3.0米之间。

12.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述主支撑件基本上沿着所述陶瓷过滤器的长度延伸。

13.根据权利要求1或5所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述主支撑件和/或所述次级支撑元件包含金属材料。

14.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述陶瓷过滤器和所述主支撑件设置为中空管的形式。

15.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述陶瓷过滤器具有封闭端。

16.根据权利要求15所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述陶瓷过滤器在相对于所述封闭端的另一端包括径向外延的法兰。

17.根据权利要求1所述的管状陶瓷过滤装置，其中所述陶瓷过滤器为刚性和自支撑的，并且是非叠层的一体式结构。

18.根据权利要求1至17中任一个所述的管状陶瓷过滤装置的用途，作为过滤气流中颗粒的过滤器。

19.一种用于提供受支撑陶瓷过滤装置的方法，其包括以下步骤：

a.提供管状陶瓷过滤器；

b.提供主支撑件，所述主支撑件包括主体及转向节，所述转向节用于与所述陶瓷过滤器的内壁接触，所述主支撑件在所述转向节处的直径大于所述支撑件的主体的直径；

c.将所述主支撑件设置到所述管状陶瓷过滤器内，使得所述主支撑件与所述管状陶瓷过滤器的内壁接触。

20.一种用于支撑管状陶瓷过滤器的主支撑件，其中所述主支撑件包括次级支撑元件，所述次级支撑元件从所述主支撑件开始径向延伸，以同所述管状陶瓷过滤器的内壁接触，所述主支撑件包括转向节，所述转向节用于与所述管状陶瓷过滤器的内壁接触，所述主支撑件在所述转向节处的直径大于所述主支撑件的主体的直径。