CN114514056A - 用于热气体过滤的模块化过滤元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化过滤元件，其包括第一细长中空体和第二细长中空体，其中，阴性部延伸至细长中空体中的一个细长中空体的壁中，阳性部从另一个细长中空体轴向延伸至阴性部中，以将第一细长中空体连接到第二细长中空体。
Description
技术领域
本发明涉及一种模块化过滤元件、涉及一种制造模块化过滤元件的方法、涉及一种用于模块化过滤元件的外部支撑结构、涉及一种将模块化过滤元件安装在过滤器壳体中的方法、涉及一种包括模块化过滤元件的过滤设备以及涉及一种模块化过滤元件从高温气流中过滤颗粒物的应用。
背景技术
热气体过滤是从通常具有200℃至900℃的温度的气流中过滤颗粒物的过程。由于陶瓷过滤元件表现出优异的过滤特性并且在较高温度下基本不降解，通常使用陶瓷过滤元件代替传统的织物过滤元件以除去热气流中的颗粒物。大多数市售的单片式陶瓷过滤元件的长度可达4.5m。然而，当过滤元件的长度超过3m时，过滤元件的制造、储存、运输、处理以及将过滤原件装配到过滤器壳体变得愈加困难，并且，在可能需要成千上万个过滤元件的应用中，过滤设备的占地面积及其成本也变得非常高。
由多个过滤元件子部分形成的模块化过滤元件在本领域中是已知的，并且其被开发以克服或者至少缓解部分上述问题。一类已知的模块化过滤元件是利用螺纹连接将相邻的过滤元件子部分结合在一起。然而此类过滤元件的缺点在于：由于在形成螺纹时需要机加工(例如，在机加工螺纹的过程中不形成裂纹是非常困难的)，因此此类过滤元件的制造费用高。并且，由于该连接的性质，这类模块化过滤元件存在可能导致过滤性能降低的密封问题。众所周知，过滤元件在使用中会振动，因此存在过滤元件各子部分部分地或者完全地拧松的风险。应当理解，如果过滤元件各子部分部分拧松，则由于缺少气密密封，过滤元件的过滤性能将下降。然而，在更严重的情况中，其中过滤元件各子部分完全拧松，接头下方的过滤元件子部分可能会落入收集料斗中进而污染料斗中的任何过滤后的颗粒物。颗粒物的污染是不希望的，尤其是在过滤后的颗粒物有价值时，并且可能会导致过滤后的颗粒物不得不被丢弃和/或停止过滤操作以从料斗中移除过滤元件子部分。
鉴于以上内容，本发明的目的是提供一种模块化过滤元件，该模块化过滤元件能够实现两个过滤元件子部分之间稳固连接。
本发明的目的还在于提供一种制造成本低且耗时少的模块化过滤元件。
本发明的进一步的目的是提供一种长度大于3m的模块化过滤元件。
本发明的另一个目的是提供一种支撑结构和支撑方法，该支撑结构和支撑方法能够防止模块化过滤元件在过滤器壳体中的弯曲和不同心的安装。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种模块化过滤元件，其包括第一细长中空体和第二细长中空体，其中，阴性部轴向延伸至细长中空体中的一个细长中空体的壁中，并且阳性部从另一个细长中空体轴向延伸至阴性部中，以将第一细长中空体连接到第二细长中空体。根据本发明的第一方面进行布置的益处是相邻的细长中空体的端部不重叠，这使得在确保相邻的细长中空体之间稳固且可靠连接的同时提高过滤效率。
阴性部可以是大致马蹄形。
在一些实施例中，阳性部可以插入到阴性部中，使得在使用时阴性部围绕阳性部的边缘。
在一些实施例中，阳性部和阴性部可以被配置成过盈配合连接。特别地，阳性部和阴性部可以被配置成推入配合式连接或者压入配合式连接。
细长中空体中的一个细长中空体可以包括至少两个阴性部，另一个细长中空体可以包括对应数量的阳性部。已经发现，当细长中空体中的一个细长中空体包括两个阴性部，并且另一个细长中空体包括两个轴向延伸的阳性部时，可以获得稳固的连接。
优选地，阴性部和阳性部没有螺纹。其具有的益处为：避免或至少改善了包括一个或更多个螺纹连接的模块化过滤元件中众所周知的机加工、密封和可靠性的问题。
粘合剂可以位于第一细长中空体和第二细长中空体之间的接合部处。粘合剂可以包括陶瓷或陶瓷基粘合剂。已经发现，当在第一细长中空体和第二细长中空体之间的接合部处设置粘合剂时，第一细长中空体和第二细长中空体之间的连接强度提高了。在接合部处的粘合剂还有助于确保第一细长中空体和第二细长中空体之间形成气密密封。
在一些实施例中，可以围绕第一细长中空体和第二细长中空体在连接区域中缠绕带状织物以助于形成气密密封。带状织物可以呈胶带的形式。带状织物可以使用粘合剂固定至第一细长中空体和第二细长中空体。粘合剂可以是用于将第一细长中空体和第二细长中空体结合到一起的粘合剂或者其可以是不同的粘合剂。
模块化过滤元件的长度可以在3m至8m之间。例如，模块化过滤元件的长度可以为3.5m、4m、4.5m、5m、5.5m、6m、6.5m、7m或7.5m。在一些实施例中，第一细长中空体的长度可以大于第二细长中空体的长度。此种布置有助于减少模块化过滤元件在安装和使用过程中的弯曲程度。在模块化过滤元件长度为4.5m的优选地实施例中，第一细长中空体的长度为2.9m，第二细长中空体的长度为1.6m。
在本发明的一个实施例中，模块化过滤元件是包括第一细长中空体和第二细长中空体的两件式过滤元件。在其他实施例中，过滤元件可以包括三个或更多个细长中空体。特别地，过滤元件可为三件式或四件式过滤元件。例如，可以在第一细长中空体和第二细长中空体之间设置一个或更多个中间细长中空体以增加模块化过滤元件的长度。中间细长中空体在其各个端部处可以是敞开的并且以与上述相同的连接方式(即通过阴性部与互补的轴向延伸的阳性部互连)结合在一起。中间细长中空体的上端部和下端部可以为无凸缘的。
模块化过滤元件可以包括外部支撑结构以防止模块化过滤元件的弯曲。特别地，外部支撑结构可包括杆和用于将模块化过滤元件固定到杆的装置。固定装置可以包括单个夹具或沿着杆间隔设置的多个夹具。此种布置具有的益处为：支撑结构是相对轻的并且有助于防止模块化过滤元件在过滤壳体中的不同心安装。夹具可以为可调节的夹紧带的形式。
在一些实施例中，用于将模块化过滤元件固定到杆的装置包括一根或多根线。一根或多根线可以由金属或金属合金形成。
外部支撑结构可由金属或金属合金形成。支撑结构可以例如由钢形成。
外部支撑结构至少部分地沿着模块化过滤元件的长度延伸。例如，外部支撑结构可以从模块化过滤元件的底部延伸并终止于靠近模块化过滤元件的顶部的区域。
外部支撑结构可以包括在模块化过滤元件安装到过滤器壳体中的过程中用于使模块化过滤元件居中的装置。使居中的装置可以包括环形构件。环形构件可以位于外部支撑结构的下部区域中，优选地，位于外部支撑结构的底座处。环形构件可以被配置为能够打开和闭合。例如，环形构件可以由铰接在一起的两个半环形成。
第一细长中空体可以包括凸缘，凸缘被布置成使得模块化过滤元件能够安装到过滤设备的过滤器壳体。由于模块化过滤元件通常是由陶瓷材料形成的，凸缘可以与第一细长中空体是一体的并且由陶瓷材料形成。陶瓷凸缘可设置有用于在使用期间加强和保护陶瓷凸缘的金属板。金属板可以覆盖陶瓷凸缘的部分或全部的外表面。在一些实施例中，金属板可以由金属合金(诸如钢等)形成。特别地，金属钢板可以由不锈钢或带有涂层的低碳钢形成。
在一些实施例中，模块化过滤元件可以包括承载器。特别地，承载器可以包括被适配成与凸缘接合的套环和附接至套环的手柄。套环可以为弹簧套环。可替代地，承载器可以包括适于插入到第一细长体中的插塞。在一些实施例中，插塞可以包括使模块化过滤元件能够被承载的构件，例如，插塞可以包括T型构件或V型构件。
过滤元件可以由陶瓷材料、基于陶瓷的材料或矿物纤维形成。在一些实施例中，过滤元件可以包括催化剂。催化剂可以为能够从气流中除去气态污染物的任何催化剂。特别地，催化剂能够通过选择性催化还原从气流中同时除去酸性气体、NOx以及二噁英。
模块化过滤元件可以包括金属笼形式的内部支撑件，使得模块化过滤元件被夹持在过滤器壳体中时能够承受更大的侧向负载。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造根据本发明的第一方面的模块化过滤元件的方法，该方法包括以下步骤：
-提供第一细长中空体和第二细长中空体，其中，阴性部轴向延伸至细长中空体中的一个细长中空体的壁中，并且阳性部从另一个细长中空体轴向延伸；及
-将阳性部插入到阴性部中，以将第一细长中空体固定至第二细长中空体。
根据本发明的第二方面的方法可以根据需要或适当的结合关于根据本发明的第一方面的模块化过滤元件所描述的任何或全部特征。
该方法可以包括以下步骤：在第一细长中空体和第二细长中空体之间的接合部处施加粘合剂。因此，可以将粘合剂施加在第一细长中空体上和/或第二细长中空体上。例如，当过滤元件是由陶瓷材料形成时，粘合剂可以是陶瓷水泥粘合剂。
根据本发明的第三方面，提供了一种过滤设备，其包括根据本发明第一方面的模块化过滤元件。本发明第三方面的过滤设备可以根据需要或适当地结合根据本发明第一方面的模块化过滤元件描述的任何或全部特征。
根据本发明的第四方面，提供了一种防止过滤元件弯曲的支撑结构，支撑结构包括杆、用于将模块化过滤元件附接至杆的装置以及将模块化过滤元件安装到过滤器壳体过程中用于使模块化过滤元件居中的装置。根据与本发明第四方面的支撑结构可以根据需要或适当地结合根据本发明第一方面的模块化过滤元件描述的任何或全部特征。
根据本发明的第五方面，提供了一种将过滤元件安装到过滤器壳体中的方法，该方法包括以下步骤：
-提供过滤元件；
-将过滤元件固定到外部支撑结构；
-使过滤元件相对于过滤器壳体中被适配成接纳过滤元件的开口居中；及
-穿过开口将过滤元件下降至过滤器壳体中。
根据本发明的第五方面的方法可根据需要或适当地结合根据本发明第一方面的模块化过滤元件的任何或全部特征，或基于本发明第四方面的支撑结构的任何或全部特征。
该方法可以包括将承载器附接到第一细长中空体的步骤，以便于将模块化过滤元件下降到过滤器壳体中。
根据本发明的第六方面，提供了根据本发明第一方面的模块化过滤元件用于从热气流中过滤颗粒物的应用。根据本发明的模块化过滤元件的应用可以根据需求或适当地结合关于本发明的第一方面描述的任何或全部特征。
附图说明
为了更清楚地理解本发明，现在将仅借助于示例并参考附图描述本发明的一个或更多个实施例，其中：
图1示出了模块化过滤元件的透视图；
图2示出了支撑图1中所示的模块化过滤元件的外部支撑结构的透视图；
图3示出了用于将图1中所示的模块化过滤元件居中的环形构件的透视图；
图4示出了安装在图1中所示的模块化过滤元件上的承载器的透视图。
具体实施方式
参照图1，本发明的示例提供了一种用于从热气流中过滤颗粒物的陶瓷过滤元件100。模块化过滤元件100包括由陶瓷材料形成的第一细长中空体10，第一细长中空体10长度约为2.9m，并且外径在140mm和160mm之间。第一细长中空体10具有大致管状轮廓。第一细长中空体10包括在其一端部处的凸缘11，凸缘11被配置成使得过滤元件100能够安装到过滤器壳体(未示出)。在相反端部处，两个阴性部12形成于在第一细长中空体10的端部之间延伸的壁13中。阴性部12具有大致马蹄形轮廓。金属板(未示出)用于加强凸缘11，因为，众所周知的，模块化过滤元件100的该区域容易破裂。如图1所示，包括阴性部12的第一细长中空体10的端部是敞开的。
模块化过滤元件100还包括第二细长中空体20。第二细长中空体20的长度约为1.6m，并且外径在140mm和160mm之间。第二细长中空体20由陶瓷材料形成，并且具有大致管状轮廓。特别地，第二细长中空体20包括从第二细长中空体20的一端部轴向延伸的两个阳性部21。阳性部21被布置成与第一细长中空体10的阴性部12摩擦接合以形成过盈配合连接。这种连接方式(没有粘合剂)能够承受足以承载过滤元件的其余部分的轴向力。图1还示出了第二细长中空体20的与包括阳性部21的端部相反的端部22是封闭的。
为了加强第一细长中空体10和第二细长中空体20之间的连接，在第一细长中空体10和第二细长中空体20之间的接合部23处设置陶瓷基粘合剂(未示出)。围绕第一细长中空体和第二细长中空体的过盈配合连接区域缠绕带子(未示出)以助于形成气密密封。
图2示出了用于模块化过滤元件100的外部支撑结构40，外部支撑结构40有助于防止模块化过滤元件100由于不居中地安装在过滤器设备的过滤器壳体中而弯曲。外部支撑结构40包括金属杆41和沿着杆41间隔开的多个夹紧带42。夹紧带42是可调节的，并且被配置成在模块化过滤元件100安装到过滤器壳体中之前围绕模块化过滤元件100装配并使模块化过滤元件100保持在位。如图3最佳示出，环形构件50位于外部支撑结构40的底座处，以在模块化过滤元件100下降到过滤器壳体中时帮助使模块化过滤元件100居中。环形构件50本身由借助于铰接结构53保持在一起的两个半环51和52形成。以此方式，环形构件50可以根据需要打开和闭合。
为了便于将模块化过滤元件100安装到过滤器壳体中，模块化过滤元件100设置有承载器60(图4)。承载器60包括铰接套环61，套环61被配置成围绕第一细长中空体10的凸缘11装配。n形手柄62枢转地附接在套环61的外部，使得模块化过滤元件100能够快速且容易的提升和下降至过滤器壳体中。套环61由金属合金(诸如钢)制成。
为了将模块化过滤元件100安装到过滤设备的过滤器壳体中，将外部支撑结构40的夹紧带42和环形构件50打开，以为接纳模块化过滤元件100做准备。然后将模块化过滤元件100定位在夹紧带42内，然后将夹紧带42夹紧以将模块化过滤元件100暂时固定到外部支撑结构40。然后使用承载器60将外部支撑结构40和模块化过滤元件100承载到过滤器壳体。然后将环形构件50围绕滤器壳体的凸缘部分闭合。这使得外部支撑结构40固定到过滤器壳体并且还确保了模块化过滤元件100在过滤器壳体的开口上方被恰当地居中。然后松开夹紧带42，使得可借助承载器将模块化过滤元件下降到过滤器壳体的开口中。
以上仅借助于示例描述了一个或更多个实施例。在不脱离由所附权利要求提供的保护范围的情况下可以作出多种变型。
Claims (25)
1.一种模块化过滤元件，所述模块化过滤元件包括第一细长中空体和第二细长中空体，其中，阴性部轴向延伸至所述细长中空体中的一个细长中空体的壁中，并且阳性部从另一个所述细长中空体轴向延伸至所述阴性部中，以将所述第一细长中空体连接到所述第二细长中空体。
2.根据权利要求1或2所述的模块化过滤元件，其中，所述阴性部为大致马蹄形。
3.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，所述阴性部和所述阳性部被配置成过盈配合连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化过滤元件，其中，粘合剂位于所述第一细长体和所述第二细长体之间的接合部处。
5.根据权利要求4所述的模块化过滤元件，其中，所述粘合剂包括陶瓷或陶瓷基粘合剂。
6.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，围绕所述第一细长中空体和所述第二细长中空体在连接区域中缠绕带状织物材料。
7.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，所述细长中空体中的一个细长中空体包括至少两个阴性部，另外一个所述细长中空体包括对应数量的阳性部。
8.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，所述第一细长中空体的长度大于所述第二细长中空体的长度。
9.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，所述模块化过滤元件的长度在3m至8m之间。
10.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，所述模块化过滤元件包括外部支撑结构以防止所述模块化过滤元件在使用中的弯曲。
11.根据权利要求10所述的模块化过滤元件，其中，所述外部支撑结构至少部分地沿着所述模块化过滤元件的长度延伸。
12.根据权利要求10或11所述的模块化过滤元件，其中，所述外部支撑结构包括杆和用于将所述模块化过滤元件固定到所述杆的装置。
13.根据权利要求12所述的模块化过滤元件，其中，所述用于将所述模块化过滤元件固定到所述杆的装置包括一个或更多个夹具或者一根或更多根线。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的模块化过滤元件，其中，所述外部支撑结构包括在所述模块化过滤元件安装到过滤器壳体中的过程中用于使所述模块化过滤元件居中的装置。
15.根据权利要求14所述的模块化过滤元件，其中，所述用于使所述模块化过滤元件居中的装置包括环形构件。
16.根据权利要求15所述的模块化过滤元件，其中，所述环形构件被配置为打开和闭合。
17.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，所述第一细长中空体包括凸缘，所述凸缘被布置成使得所述模块化过滤元件能够安装到所述过滤器壳体。
18.根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件，其中，所述模块化过滤元件包括承载器。
19.根据权利要求18所述的模块化过滤元件，其中，所述承载器包括被适配成与所述凸缘接合的套环和附接至所述套环的手柄。
20.根据权利要求18所述的模块化过滤元件，其中，所述承载器包括被适配成插入到所述第一细长体中的插塞和连接至所述插塞以用于承载所述模块化过滤元件的构件。
21.一种制造根据前述任一项权利要求所述的模块化过滤元件的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供第一细长中空体和第二细长中空体，其中，阴性部轴向延伸至所述细长中空体中的一个细长中空体的壁中，并且阳性部从另一个所述细长中空体轴向延伸；及
-将所述阳性部插入到所述阴性部中，以将所述第一细长中空体固定至所述第二细长中空体。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述方法包括在所述第一细长中空体和所述第二细长中空体之间的接合部处施加粘合剂的步骤。
23.一种用于防止过滤元件弯曲的支撑结构，所述支撑结构包括杆、用于将所述模块化过滤元件附接至所述杆的装置以及在将所述模块化过滤元件安装到过滤器壳体中的过程中用于使所述模块化过滤元件居中的装置，其中，所述用于使所述模块化过滤元件居中的装置包括被配置成打开和闭合的环形构件。
24.一种将模块化过滤元件安装到过滤器壳体中的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供过滤元件；
-将所述过滤元件固定到根据权利要求23所述的外部支撑结构；
-使所述过滤元件相对于所述过滤器壳体中被适配成接纳所述过滤元件的开口居中，以及穿过所述开口将所述过滤元件下降至所述过滤器壳体中。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法包括将承载器附接到所述第一细长中空体的步骤，以便于将所述模块化过滤元件下降到所述过滤器壳体中。
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