DE102008055547A1

DE102008055547A1 - Systeme und Verfahren zum Abscheiden von Feststoffpartikeln in einem Filtersystem

Info

Publication number: DE102008055547A1
Application number: DE102008055547A
Authority: DE
Inventors: Robert Warren Ponte Vedra Beach Taylor; Charles Sedman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: BHA Altair LLC
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-07-02
Also published as: US7815714B2; GB2455648A; CN101480553A; GB2455648B; GB0822890D0; US20090158926A1

Abstract

Ein Partikelfiltersystem zum Abscheiden von in einem Fluid schwebenden Partikeln enthält: 1) ein Filterelement; 2) eine Vorabscheiderkörperkomponente, die mit dem Filterelement betriebsmäßig verbunden und in der Lage ist, eine elektrische Ladung aufzunehmen, um in dem Fluid schwebende Partikel anzuziehen und abzuscheiden; und 3) eine Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente. Die Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente kann einen Konvektionskühlkanal enthalten, durch den ein Kühlmittel strömt. Das System kann ferner eine Entladungselektrode enthalten, die im Abstand zu der Vorabscheiderkörperkomponente angeordnet ist. Die Entladungselektrode kann in der Lage sein, eine elektrische Ladung aufzunehmen, die eine Differenz des elektrischen Potentials zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode herbeiführt.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Filtersystem und eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Feststoffpartikeln aus einem Strom eines Gases oder sonstigen Fluids. Insbesondere, jedoch in keinem Sinne beschränkend, umfasst die vorliegende Erfindung ein Filtersystem, das eine wassergekühlte elektrostatische Vorabscheider- bzw. Vorkollektorvorrichtung und ein Faserfilterelement enthält, um Feststoffe aus einem Strom eines Gases oder sonstigen Fluids abzuscheiden.
Faserfiltration ist eine übliche Technik, um Feststoffpartikel von einem Gasstrom zu separieren. In einer industriellen Einrichtung wird eine Faserfiltration häufig in einer Vorrichtung bewerkstelligt, die als Schlauchfilter(system) bezeichnet wird. Im Allgemeinen enthält ein Schlauchfilter ein Gehäuse, das einen Einlass zur Aufnahme eines unreinen, partikelhaltigen Gases und einen Auslass aufweist, durch den reines Gas den Schlauchfilter verlässt. Das Innere des Gehäuses ist durch eine Rohrplatte bzw. einen Rohrboden in eine Schmutzgas- oder stromaufwärtige Plenumkammer und eine Reingas- oder stromabwärtige Plenumkammer unterteilt, wobei die Schmutzgaskammer mit dem Einlass in Strömungsverbindung steht, während die Reingaskammer mit dem Auslass in Strömungsverbindung steht. Der Rohrboden enthält gewöhnlich eine Anzahl von Öffnungen und trägt eine Anzahl von Filterelementen, wobei jedes Filterelement eine der Öffnungen bedeckt.
Im Allgemeinen enthält ein Filterelement eine Tragstruktur und ein Faserfiltermittel. Die Tragstruktur, die auch als Kern bezeichnet wird, weist gewöhnlich eine zylindrische Gestalt auf und ist hohl ausgebildet. Die Wände der Tragstruktur können ähnlich einem Sieb oder einem Käfig gestaltet sein, oder sie können einfach eine Anzahl von Löchern enthalten, so dass ein Fluid durch die Tragstruktur hindurchtreten kann. Die Tragstruktur weist wenigstens ein Ende auf, das offen ist und das in der Lage ist, mit dem Rohrboden an eine Öffnung gekoppelt zu werden. Üblicherweise erstreckt sich die Struktur von dem Rohrboden aus in die Schmutzgaskammer hinein. Es gibt verschiedene Arten von Faserfiltermitteln. Ein „Sack"-Filtermittel ist flexibel und/oder biegsam und ist wie ein Sack bzw. Beutel gestaltet. Ein Patronen-Filtermittel ist gewöhnlich relativ steif und gefaltet. Filtermittel sind gewöhnlich rings um die Außenseite oder den Außenabschnitt der Tragstruktur montiert.
Im Einsatz wird partikelhaltiges oder unreines Gas in den Schlauchfilter, und insbesondere in die Schmutzgaskammer hinein, durch den Einlass eingeleitet. Das Gas strömt anschließend durch das Faserfiltermittel zu dem Innenraum innerhalb der Filterkerne. Wenn das Gas durch das Filtermittel strömt, kommen die durch das Gas mitgeführten Feststoffpartikel mit der Außenseite des Filtermittels in Kontakt und sammeln sich entweder an den Filtern oder fallen zu dem unteren Abschnitt der Schmutzgaskammer herab. Danach strömt das gereinigte Gas durch die Öffnungen in dem Rohrboden hindurch und in die Reingaskammer hinein. Das reine Gas strömt anschließend durch den Auslass aus dem Schlauchfilter heraus.
Wenn Feststoffpartikel sich an den Filtern ansammeln oder zusammenbacken, ist die Durchflussrate des Gases reduziert, und der Druckabfall an den Filtern steigt an. Zur Wiederher stellung der gewünschten Durchflussrate kann auf die Filter ein rückwärts gerichteter Druckimpuls angewandt werden. Der Gegendruckimpuls erweitert das Filtermittel und separiert die Feststoffpartikel, die zu dem unteren Abschnitt der Schmutzgaskammer fallen. Obwohl die Filtermaterialtechnologie ausreichend fortgeschritten ist, um einem gegebenen Filterelement zu ermöglichen, auf diese Weise zehntausende Male gereinigt zu werden, bevor ein Austausch erforderlich wird, ist eine weitere Verlängerung der Nutzungsdauer eines Filter ökonomisch erwünscht. Eine erweiterte Filterlebensdauer spart nicht nur die Kosten der Filter ein, sondern sie spart auch die Kosten des Filteraustausches ein, der sich häufig schwierig, aufwendig gestaltet und es erfordert, dass der Schlauchfilter für eine Zeitdauer außer Betrieb genommen wird.
Eine weitere übliche Methode zum Separieren von Feststoffpartikeln von einem Gasstrom besteht darin, eine elektrostatische Vorrichtung, beispielsweise einen elektrostatischen Abscheider, einzusetzen. In dieser Vorrichtung werden Feststoffpartikel elektronisch geladen und anschließend durch die Wirkung eines elektrischen Feldes abgeschieden bzw. gesammelt. Eine typische elektrostatische Vorrichtung sieht eine Entladungselektrode, die unter einer hohen Spannung gehalten wird, und eine Nichtentladungselektrode vor, die unter einer verhältnismäßig geringeren Spannung oder auf Massepotential gehalten wird. Wenn der partikelhaltige Gasstrom an den Elektroden vorbeiströmt, wirkt das zwischen den Elektroden vorhandene elektrische Feld, um einen Anteil der vorbeiströmenden Feststoffpartikel aufzuladen, und es veranlasst diese, sich an der Nichtentladungselektrode anzusammeln. Wenn jedoch die Feststoffpartikel die Nichtentladungselektrode bedecken, steigt der elektrische Widerstand an, wodurch sich eine weitere Abscheidung geladener Feststoffpartikel zunehmend schwieriger gestaltet. Es ist festgestellt worden, dass der elektri sche Widerstand der Feststoffpartikelschicht auf der Elektrode eine Funktion der Temperatur ist. Wenn insbesondere die Temperatur der Feststoffpartikelschicht sinkt, sinkt auch der elektrische Widerstand der Feststoffpartikelschicht, was eine weitere Abscheidung von Feststoffpartikeln auf der Nichtentladungselektrode ermöglichen kann.
Ein elektrostatischer Abscheider kann dazu verwendet werden, in einer Filterumgebung Feststoffpartikel vorab zu sammeln bzw. abzuscheiden. Jedoch kann die Nützlichkeit eines elektrostatischen Abscheiders in einer Umgebung, in der eine Nichtentladungselektrode mit Feststoffpartikeln schnell überzogen wird, wie beispielsweise einer Filterkammer eines Schlauchfilters eines Kohle befeuerten Kraftwerks, auf ein Minimum reduziert sein. Dies kann durch Kühlung des Feststoffpartikelüberzugs in einer derartigen Weise, dass der Widerstand gering bleibt, aufgehoben werden. Somit besteht ein Bedarf an Systemen zur Kühlung der Nichtentladungselektrode, um die Vorabscheidung von Feststoffpartikeln durch die elektrostatische Vorrichtung zu verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit ein Partikelfiltersystem zum Abscheiden von in einem Fluid schwebenden Partikeln, das enthält: 1) ein Filterelement; 2) eine Vorabscheiderkörperkomponente, die mit dem Filterelement betriebsmäßig verbunden und in der Lage ist, eine elektrische Ladung zu empfangen, um in dem Fluid schwebende Partikel anzuziehen und abzuscheiden; und 3) eine Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente. In einigen Ausführungsformen kann die Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente einen Konvektionskühlkanal enthalten, durch den ein Kühlmittel strömt. Das Kühlmittel kann Wasser sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Konvektionskühlkanal ein an die Vorabscheiderkörperkomponente angrenzender serpentinenförmiger Weg sein. Der Konvektionskühlkanal kann neben einer Innenfläche der Vorabscheiderkörperkomponente angeordnet sein. Der Konvektionskühlkanal kann einen Teil eines Kühlkreislaufs bilden, der eine Kühlmittelpumpe, um das Kühlmittel durch den Kreislauf strömen zu lassen, und einen Wärmetauscher enthält, um die durch das Kühlmittel in dem Konvektionskühlkanal absorbierte Wärme abzuführen.
Das System kann ferner eine Entladungselektrode enthalten, die im Abstand zu der Vorabscheiderkörperkomponente angeordnet ist. Die Entladungselektrode kann in der Lage sein, eine elektrische Ladung aufzunehmen, die eine Differenz des elektronischen Potentials zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode bewirkt. Die Differenz des elektrischen Potentials zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode kann wenigstens 20.000 Volt betragen. Die Vorabscheiderkörperkomponente kann ein zylindrisches Rohr enthalten, das eine im Wesentlichen durchgängige, ununterbrochene Seitenwandfläche, ein offenes erstes Ende und ein geschlossenes zweites Ende aufweist. Das zylindrische Rohr enthält eine Anzahl von Öffnungen, die sich durch die Seitenwandfläche des Rohrs hindurch erstrecken.
Die vorliegende Anmeldung beschriebt ferner eine Filteranordnung zur Verwendung in einem Partikelfiltersystem, das ein Gehäuse enthält, das durch einen Rohrboden bzw. eine Rohrplatte in eine erste Plenumkammer und eine zweite Plenumkammer unterteilt ist, wobei die erste Kammer mit einem Einlass in Strömungsverbindung steht, während die zweite Kammer mit einem Auslass in Strömungsverbindung steht, wobei der Rohrboden eine Öffnung definiert, die sich zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer erstreckt, wobei das System ferner eine Entladungselektrode enthält, die an ein erstes elektrisches Potential angekoppelt ist. Die Filteranordnung kann enthalten: einen Tragrahmen mit einem ersten Ende, das eingerichtet ist, um mit dem Rohrboden an einer Öffnung gekoppelt zu werden, und einem zweiten Ende; ein Filtermittel, das rings um den Umfang des Tragrahmens positioniert ist; eine Vorabscheiderkörperkomponente, die mit dem zweiten Ende des Tragrahmens gekoppelt ist, wobei die Vorabscheiderkörperkomponente an ein zweites elektrisches Potential elektrisch angekoppelt ist; und eine Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente. Die Differenz zwischen dem ersten elektrischen Potential und dem zweiten elektrischen Potential ist wirkungsmäßig in der Lage, wenigstens einen Teil der Partikel in der ersten Kammer zu veranlassen, sich an der Vorabscheiderkörperkomponente anzusammeln.
In einigen Ausführungsformen kann die Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente einen konvektiven Kühlkanal enthalten, durch den ein Kühlmittel strömt. Der Konvektionskühlkanal kann einen serpentinenförmigen Weg neben der Vorabscheiderkörperkomponente enthalten. Die Vorabscheiderkörperkomponente kann im Wesentlichen aus Metall hergestellt sein. Die Vorabscheiderkörperkomponente kann ein zylindrisches Rohr enthalten, das eine im Wesentlichen kontinuierliche Seitenwandfläche, ein offenes erstes Ende und ein geschlossenes zweites Ende aufweist. Das zylindrische Rohr kann eine Anzahl von Öffnungen enthalten, die sich durch die Seitenwandfläche des zylindrischen Rohrs hindurch erstrecken. Die Vorabscheiderkörperkomponente kann stromaufwärts von dem Filterelement positioniert sein.
Die vorliegende Anmeldung beschreibt ferner ein Verfahren zum Abscheiden von in einem durch ein Gehäuse strömenden Fluid schwebenden Partikeln, wobei das Gehäuse durch einen Rohrboden bzw. eine Rohrwand in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt ist, wobei die erste Kammer mit einem Einlass in Strömungsverbindung steht, während die zweite Kammer mit einem Auslass in Strömungsverbindung steht, wobei der Rohrboden eine Öffnung definiert, die sich zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer erstreckt, wobei das Verfahren enthält: 1) Bereitstellen eines Filterelementes, das ein erstes Ende aufweist, das mit dem Rohrboden dichtend gekoppelt und neben der Öffnung angeordnet ist, wobei das Filterelement sich von dem Rohrboden aus in die erste Kammer hinein erstreckt; 2) Bereitstellen einer Vorabscheiderkörperkomponente, die stromaufwärts von dem Filterelement angeordnet ist; 3) Kühlen der Vorabscheiderkörperkomponente; 4) Bereitstellen einer Entladungselektrode; und 5) Ankoppeln der Vorabscheiderkörperkomponente an ein erstes elektrisches Potential und der Entladungselektrode an ein zweites elektrisches Potential, wobei das erste elektrische Potential und das zweite elektrische Potential sich derart voneinander unterscheiden, das wenigstens ein Teil der Partikel, die in dem Fluid schweben, das zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode strömt, zu entweder der Vorabscheiderkörperkomponente oder der Entladungselektrode angezogen wird und irgendwelche verbleibenden Partikel von dem Fluid abgeschieden werden, während das Fluid durch das Filterelement strömt. In einigen Ausführungsformen ist das erste elektrische Potential ein Massepotential, während das zweite elektrische Potential ein Gleichspannungspotential in einem Bereich zwischen –20.000 Volt und –50.000 Volt sein kann. Der Schritt des Kühlens der Vorabscheiderkörperkomponente enthält ein Bereitstellen eines Konvektionskühlkanals, der neben der Vorabscheiderkörperkomponente angeordnet ist.
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematisierte Ansicht eines Filtersystems, in dem beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung funktionieren können, teilweise im Querschnitt;
2 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Filteranordnungs- und Vorabscheidervorrichtung, in der beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung funktionieren können;
3 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Filteranordnungs- und Vorabscheidervorrichtung, in der beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung funktioniere können;
4 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filteranordnungs- und Vorabscheidervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 zeigt eine explodierte Schnittansicht der Filteranordnungs- und Vorabscheidervorrichtung, wie sie in 4 veranschaulicht ist, geschnitten in etwa entlang der Linie 5-5 in 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Indem nun auf die Figuren Bezug genommen wird, in denen verschiedene Bezugszeichen gleiche Teile überall in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, zeigt 1 ein Filtersystem 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Filtersystem 10 kann allgemein ein abgeschlossenes Gehäuse 20 und mehrere Filteranordnungen 100 enthalten. Jede Filteranordnung 100 kann ein Filterelement 120 und eine Vorkollektor- bzw. Vorabscheiderkörperkomponente 130 enthalten, die sich unter dem Filterelement 120 erstreckt und an diesem angebracht ist. Das System 10 kann ferner eine Vorkollektor- bzw. Vorabscheiderentladungselektrode 160 enthalten. Unreines Gas kann in das Gehäuse 20 eintreten, und reines Gas kann dieses verlassen. Insbesondere kann das unreine Gas benachbart zu den Vorabscheiderkörperkomponenten 130 und -entladungselektroden 160 passieren, die wirksam sein können, um wenigstens einen Teil der Feststoffpartikel in dem unreinen Gas abzuscheiden. Anschließend kann das Gas durch die Filterelemente 120 strömen, an denen weitere Feststoffpartikel entfernt werden können. Aufgrund der Funktion der Vorabscheiderkörperkomponenten 130 und -entladungselektroden 160 können die Filterelemente 120 jedoch weniger Feststoffpartikel zu entfernen haben, so dass folglich das Filterelement der Filterelemente weniger Reinigungszyklen bei einer längeren Nutzungsdauer erfordert.
Das Gehäuse 20 kann durch einen Rohrboden bzw. eine Rohrwand 50 in eine erste Plenumkammer 30 und eine zweite Plenumkammer 40 unterteilt sein. Ein geeignetes Material sowohl für das Gehäuse 20 als auch für den Rohrboden 50 kann eine Metallplatte darstellen. Das Gehäuse 20 kann ferner einen Einlass 60, der mit der ersten Kammer 30 in Strömungsverbindung steht, und einen Auslass 70 enthalten, der mit der zweiten Kammer 40 in Strömungsverbindung steht. Eine Sammelkammer 80 kann an dem unteren Ende der ersten Kammer 30 angeordnet und durch unregelmäßig gestaltete und schräggestellte Wände definiert sein. Beispielsweise kann die Sammelkammer 80 einen V-förmigen Querschnitt aufweisen, wie dies in 1 veranschaulicht ist.
Wenigstens ein Teil des Rohrbodens 50 kann im Wesentlichen eben gestaltet sein. Der Rohrboden 50 kann mehrere Öffnungen, wie beispielsweise die Öffnung 90, enthalten, die sich durch den ebenen Abschnitt des Bodens 50 hindurch erstrecken. 1 zeigt eine Anzahl von Filteranordnungen 100, die von dem Rohrboden 50 aus herabhängen und sich durch die Öffnungen 90 in dem Boden 50 hindurch erstrecken. Jede Filteranordnung 100 kann an ihrem oberen Ende durch den Rohrboden 50 gehaltert sein und kann in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung nach unten herabhängen. Es sollte verständlich sein, dass im Betrieb jeder Öffnung 90 in dem Boden 50 eine Filteranordnung 100 zugeordnet sein kann. Ferner erstrecken sich die Filteranordnungen 100, wie veranschaulicht, nicht in die Sammelkammer 80 hinein, wobei es jedoch offensichtlich sein sollte, dass die Filteranordnungen mit einer Länge eingerichtet sein könnten, die ihnen ermöglicht, sich in die Sammelkammer 80 hinein zu erstrecken.
Jede Filteranordnung 100 kann ein Filterelement 120 und eine Vorabscheiderkörperkomponente 130 enthalten. Die Vorabscheiderkörperkomponente 130 kann mit dem unteren Ende des Filterelementes 120 gekoppelt und durch dieses gehaltert sein. Zwischen den Filteranordnungen 100 kann eine Vorabscheiderentladungselektrode 160 vertikal herabhängen.
Es sollte verständlich sein, dass die Filteranordnungen 100 in einer sich vertikal erstreckenden Matrixanordnung in einem typischen Gehäuse 20 angeordnet sein können, wie dies in der Schlauchfilterindustrie bekannt ist. Die Entladungselekt roden 160 können innerhalb des typischen Schlauchfilters an einer Anzahl unterschiedlicher Stellen positioniert sein. Wie in 1 angezeigt, können die Entladungselektroden 160 beispielsweise in ihren eigenen Reihen und Spalten zwischen den Filteranordnungen 100 positioniert und mit diesen in einer Linie ausgerichtet sein. Alternativ können die Entladungselektroden 160 gegenüber diesen Vorrichtungen versetzt angeordnet sein, so dass die Entladungselektroden in der Tat in dem Zentrum jedes Quadrats aus vier Filteranordnungen 100 positioniert sind. Es liegt auch im Rahmen dieser Erfindung, dass die Entladungselektroden 160 zwischen allen anderen oder jeweils drei Filteranordnungen 100 oder jedem Quadrat aus vier Filteranordnungen 100 positioniert sein können. Natürlich sind weitere Stellen für die Entladungselektroden 160 in dem Rahmen dieser Erfindung mit umfasst.
In einer Ausführungsform kann die Filteranordnung 100 (2) mit dem Rohrboden 50 an einer Öffnung 90 über einen Bund 180 gekoppelt sein. Obwohl die Filteranordnung 100 veranschaulicht ist, wie sie einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist es offensichtlich, dass eine beliebige geeignete Querschnittskonfiguration, wie beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, eine ovale oder rechteckige, verwendet werden könnte. Die Vorabscheiderkörperkomponente 130 kann mit dem Filterelement 120 an einer Verbindung 200 gekoppelt sein, so dass die Vorabscheiderkörperkomponente 130 sich koaxial zu dem Filterelement 120 stromaufwärts von dem Filterelement 120 erstreckt. Der Bund 180 und die Verbindung 200 sind nachstehend beschrieben.
Das Filterelement 120 kann vorzugsweise ein gefaltetes Filtermittel enthalten. Das Faltenfiltermittel kann in Form einer im Wesentlichen rohrförmigen Gestalt mit akkordeonartigen Falten an seinem inneren und äußeren Umfang ausgebildet sein. Das Faltenfiltermittel kann aus einem für eine gewünschte Filteranforderung beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein.
Die Vorabscheiderkörperkomponente 130 kann vorzugsweise eine rohrförmige Gestalt aufweisen. Es sollte verständlich sein, dass die Vorabscheiderkörperkomponente 130 nicht auf diese Gestalt beschränkt ist und dass andere Formen, wie beispielsweise eine rechteckige oder ovale Gestalt, in dem Rahmen dieser Erfindung mit umfasst sind. Die Vorabscheiderkörperkomponente 130 ist aus einem beliebigen geeigneten elektrisch leitenden Material hergestellt, oder sie kann alternativ mit einem beliebigen geeigneten elektrisch leitenden Material beschichtet sein. Vorzugsweise kann die Vorabscheiderkörperkomponente 130 im Wesentlichen aus Metall, wie beispielsweise einem leitfähigen Kohlenstoffstahl, erzeugt sein. In dieser Ausführungsform kann die Außenfläche oder äußere Seitenwand 190 der Vorabscheiderkörperkomponente 130 im Wesentlichen kontinuierlich, ununterbrochen sein, das heißt, sie weist keine Löcher oder Perforationen auf. Wie in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert, kann die Vorabscheiderkörperkomponente 130 einen (in 2 nicht veranschaulichten) Konvektionskühlkanal aufweisen, der entlang ihrer Innenflächen verläuft. Der Konvektionskühlkanal kann einen herkömmlichen geschlossenen Kühlkreislauf enthalten, der sich von dem Bund 180 aus nach unten, durch die Filteranordnung 100, durch die Verbindung 200 windet, durch die Vorabscheiderkörperkomponente 130 läuft und anschließend zu dem Bund 180 zurückkehrt. Ein Kühlmittel, wie beispielsweise Luft, Wasser oder ein sonstiges Kühlmedium, kann durch den Konvektionskühlkanal umgewälzt werden, um die Oberfläche der Vorabscheiderkörperkomponente 130 zu kühlen.
Die Entladungselektrode 160 kann sich in vertikaler Richtung erstrecken und kann in einer geringen Entfernung horizon tal von der Vorabscheiderkörperkomponente 130 beabstandet sein. Die Entladungselektrode 160 kann aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise einem dünnen Edelstahldraht, hergestellt sein. Im Betrieb, wie er nachstehend erläutert ist, kann die Entladungselektrode 160 mit einer Spannungsquelle elektrisch gekoppelt sein, so dass sie ein elektrisches Potential oder eine Ladung relativ zu der Vorabscheiderkörperkomponente 130 erhält und aufrechterhält. In einer Ausführungsform ist die Entladungselektrode 160 über einen Transformator und Gleichrichter (nicht veranschaulicht) mit einer Netzspannung derart gekoppelt, dass die Entladungselektrode unter einem Spannungspotential zwischen –20.000 und –50.000 Volt Gleichspannung gehalten wird. Die Entladungselektrode 160 kann vollständig oder teilweise (d. h. nur über diejenige Längserstreckung hinweg, die der Längserstreckung der Vorabscheiderkörperkomponente 130 entspricht) abgeschirmt sein, um die Gefahr, dass ein elektrischer Strom als Lichtbogen zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente 130 und der Entladungselektrode 160 überschlägt, zu mindern. Eine Abschirmung wird empfohlen, wenn die Entladungselektrode 160 in enger physischer Nähe zu der Vorabscheiderkörperkomponente 130 platziert werden soll oder wenn das elektrische Potential oder die elektrische Ladung, die der Entladungselektrode 160 und/oder der Vorabscheiderkörperkomponente 130 zugeführt wird, im Verhältnis zu dem Abstand zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente 130 und der Entladungselektrode 160 besonders hoch ist.
Eine weitere Ausführungsform einer Filteranordnung 150, die mit dem Rohrboden 50 an einer Öffnung 90 durch einen Bund 180 gekoppelt ist, ist in 3 veranschaulicht. In dieser Ausführungsform kann die Filteranordnung 150 anstelle eines Faltenfilterelementes 120 ein Schlauch- bzw. Sackfilterelement 140 enthalten. Das Sackfilterelement 140 kann aus einer elastischen, biegsamen Faser hergestellt sein. Die Faser kann aus einem für die gewünschte Filteranforderung beliebigen geeigneten Material bestehen. Die Vorabscheiderkörperkomponente 130 kann mit dem Sackfilterelement 140 an einer Verbindung 170 gekoppelt sein, so dass sich die Vorabscheiderkörperkomponente 130 koaxial zu dem Sackfilterelement 140 stromaufwärts von dem Sackfilterelement erstrecken kann. Es kann ein Konvektionskühlkanal (nicht veranschaulicht) vorgesehen sein, wie dies oben im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach 2 beschrieben ist.
Eine Filteranordnung 210 gemäß einer weiteren Ausführungsform, die eine Vorabscheiderkörperkomponente 220 enthält, ist in 4 veranschaulicht. In dieser Ausführungsform enthält die Filteranordnung 210 ebenfalls ein Faltenfilterelement 240. Ferner ist die Vorabscheiderkörperkomponente 220 in dieser Ausführungsform ein Hohlrohr, das mehrere sich durch dieses hindurch erstreckende Öffnungen oder Löcher 230 aufweist. Vorzugsweise weist die Vorabscheiderkörperkomponente 220 einen Anteil von etwa 30% bis 60% ihres Oberflächenbereichs auf, der mit den Öffnungen 230 belegt ist. Die primäre Funktion der Öffnungen 230 besteht darin, das Gewicht der Vorabscheiderkörperkomponente 220 zu reduzieren. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform kann die Vorabscheiderkörperkomponente 220 aus einem beliebigen geeigneten elektrisch leitfähigen Material hergestellt oder mit einem derartigen beschichtet sein. Ein derartiges geeignetes Material, aus dem die Vorabscheiderkörperkomponente 220 hergestellt sein könnte, ist Kohlenstoffstahl. Es kann ein (nicht veranschaulichter) Konvektionskühlkanal vorgesehen sein, wie dies oben im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach 2 erläutert ist.
Die Filteranordnung 210 ist in 5 in einem teilweise eingebauten Zustand veranschaulicht. Die Filteranordnung 210 kann sich durch eine Öffnung 260 in dem Rohrboden 50 und durch ein elastisches Montageband 250 hindurch erstrecken. Das Band 250 kann sicherstellen, dass die Filteranordnung 210 mit Öffnungen verwendet werden kann, die nicht präzise geschnitten worden sind. Das Band 250 kann ein elastisches Metall, wie beispielsweise Edelstahl, enthalten und kann mit Fasern überzogen sein. Das Band 250 kann mit einem Außendurchmesser eingerichtet sein, der dem Innendurchmesser der Öffnung 260 im Wesentlichen gleich ist, und kann leicht verformt und in die Öffnung 260 eingeführt werden, so dass die Außenfläche des Bandes 250 passgenau mit der die Öffnung 260 definierenden Fläche verbunden ist. Das Band 250 kann zwischen der Filteranordnung 210 und der Öffnung 260 in dem Rohrboden 50 eine Abdichtung erzielen.
Die Filteranordnung 210 kann ferner eine Montagehülse 270 enthalten, die an ihrem oberen Ende angeordnet ist, um die Filteranordnung 210 an dem Rohrboden 50 anzubringen. Die Montagehülse 270 kann aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise gestanzten, gezogenen oder in sonstiger Weise geformten Metall, hergestellt sein. Die Montagehülse 270 kann ein offenes Ende der Filteranordnung 210 definieren, das zur Strömungsverbindung mit der Reingaskammer 40 dient. Die Montagehülse 270 kann derart gestaltet sein, dass sie einen Kanal 280 zur Aufnahme eines Teils des Bandes 250 enthält, wenn der Filter in eine Betriebsstellung hinein überführt wird. Die Montagehülse 270 kann ferner einen rohrförmigen Abschnitt 290 enthalten, der eingerichtet ist, um innerhalb der Öffnung 260 in dem Rohrboden 50 angeordnet zu sein und sich durch die Öffnung 260 in dem Rohrboden 50 hindurch sowie durch das Band 250 hindurch zu erstrecken.
Ein Kern 310 kann an der Montagehülse 270 fixiert sein und erstreckt sich von dieser aus. Der Kern 310 kann aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise einem perforierten Me tallblech, Streckmetall oder Maschensieb, hergestellt sein. Ein radial innerer Kanal 300 in der Montagehülse 270 kann ein oberes Ende des Kerns 310 aufnehmen. Das obere Ende des Kerns 310 und die Montagehülse 270 können auf eine geeignete Weise, wie beispielsweise durch Schweißstellen, Nieten, Befestigungsmittel oder eine Metallverformung, miteinander verbunden sein. Somit kann eine verhältnismäßig feste Verbindung und Struktur vorliegen, die in der Lage ist, das Gewicht der Filteranordnung 210 zu tragen, wenn diese von dem Rohrboden 50 herabhängt, selbst wenn die Filteranordnung eine verhältnismäßig starke Ansammlung von Partikeln aufweist und die Konvektionskühlkanäle mit flüssigem Kühlmittel gefüllt sind. Zusätzlich kann die Verbindung einen elektrischen Verbindungsweg zwischen der Montagehülse 270 und dem Kern 310 errichten, so dass diese Strukturen das gleiche elektrische Potential haben.
Es kann ein Faltenfilterelement 240 konzentrisch rings um den Kern 310 angeordnet sein. Das Faltenfilterelement 240 kann in Form einer im Wesentlichen rohrförmigen Gestalt rings um den Umfang des Kerns 310 mit akkordeonartigen Falten an seinem inneren und äußeren Umfang ausgebildet sein. Das Faltenfilterelement 240 kann aus einem für eine gewünschte Filteranforderung beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein. Das obere Ende des Faltenelementes 240 kann auch in dem Kanal 300 der Montagehülse 270 angeordnet und in einem Vergussmaterial 320 platziert sein, das dazu dienen kann, das Faltenelement und die Montagehülse abzudichten. Das Faltenelement 240 kann radial innen in Bezug auf den Kern 310 angeordnet sein.
Das Filterelement 240 und die Vorabscheiderkörperkomponente 220 können durch eine Schraubverbindung 200 miteinander verbunden sein. Die Schraubverbindung 200 kann einen Bund 350 enthalten, der an dem unteren Ende (wie in 4 zu sehen) der Filteranordnung 210 angeordnet ist. Der Bund 350 kann ei nen innen mit einem Gewinde versehenen Aufnahmeabschnitt 360 aufweisen. Der Bund 350 kann an dem Kern 310 und/oder dem Filterelement 240 auf eine geeignete Weise, beispielsweise durch Schweißungen, Nieten, Befestigungsmittel oder eine Metallumformung, fixiert sein, und er kann auch, wie in dieser Ausführungsform, gegen das Faltenfilterelement 240 durch ein Vergussmaterial 330 abgedichtet sein. Die Verbindung zwischen dem Bund 350 und dem Kern 310 kann einen elektrischen Verbindungsweg zwischen diesen beiden Strukturen schaffen, so dass diese das gleiche elektrische Potential haben.
Die Schraubverbindung 200 kann ferner einen Bund 370 enthalten, der an einem oberen Ende der Vorabscheiderkörperkomponente 220 angeordnet ist. Der Bund 370 kann einen außen mit einem Gewinde versehenen rohrförmigen Abschnitt 380 zur Schraubverbindung mit dem Aufnahmeabschnitt 360 aufweisen. Der Bund 370 kann an der Vorabscheiderkörperkomponente 220 in einer geeigneten Weise, beispielsweise durch Schweißungen, Nieten, Befestigungsmittel oder eine Metallverformung, fixiert sein. Somit kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Bund 350, dem Bund 370 und der Vorabscheiderkörperkomponente 220 geschaffen werden, so dass diese Strukturen das gleiche elektrische Potential haben.
Ein zusammendrückbarer Dichtungsring 390 kann zwischen einer unteren Endfläche des Bundes 350 der Filteranordnung 210 und einer oberen Endfläche des Bundes 370 der Vorabscheiderkörperkomponente 220 angeordnet sein. Der Dichtungsring 390 kann komprimiert werden, wenn das Filterelement 240 und die Vorabscheiderkörperkomponente 220 miteinander verbunden werden, wenn das Filterelement 240 und die Vorabscheiderkörperkomponente 220 rings um eine longitudinale Mittelachse A relativ zueinander verdreht werden, um die Gewindeabschnitte 360, 380 miteinander in Eingriff zu bringen und den Bund 370 in den Bund 350 einzuschrauben. Die Verbindungsvorrichtung 200 kann eine Größe haben, die geeignet ist, damit sie durch die effektive Größe der Öffnungen 90 oder 260 in dem Rohrboden 50 hindurch passt, und eine Festigkeit aufweisen, die ausreicht, um das Betriebsgewicht der Vorabscheiderkörperkomponente 220 zu tragen. Natürlich sollte es verständlich sein, dass in modifizierten Ausführungsformen andere Verbindungsvorrichtungen, wie beispielsweise eine Klemmvorrichtung oder dergleichen, eingesetzt werden können, um die Filteranordnung und die Körperkomponente der Vorabscheidervorrichtung miteinander zu verbinden.
Es sollte verständlich sein, dass die Seitenwand der Vorabscheiderkörperkomponente 220 mit dem Rohrboden 50 elektrisch gekoppelt ist. Diese elektrische Verbindung wird durch eine Reihe physischer Verbindungen bewerkstelligt. Zuerst steht die Seitenwand der Körperkomponente 220 mit dem Bund 370 in Kontakt, der wiederum mit dem Bund 350 in Kontakt steht, wenn die Vorabscheiderkörperkomponente 220 an der Filteranordnung 210 eingebaut ist. Der Bund 350 steht in physischem Kontakt mit dem Kern 310, und der Kern 310 steht in physischem Kontakt mit der Montagehülse 270. Die Montagehülse 270 wiederum steht in Kontakt mit dem Montageband 250, der mit dem Rohrboden 50 in Kontakt steht. Schließlich steht der Rohrboden 50 mit dem Gehäuse 20 in Kontakt. Somit hat die Vorabscheiderkörperkomponente 220 das gleiche elektrische Potential wie das Gehäuse 20. Wie früher erwähnt, ist die Vorabscheiderkörperkomponente 220 vorzugsweise auch geerdet, weil das Gehäuse 20 geerdet ist.
Die Vorabscheiderkörperkomponente 220 kann ferner einen oder mehrere konvektive Kühlkanäle 410 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Konvektionskühlkanal 410 in Umfangsrichtung rings um die Innenfläche der Vorabscheiderkörperkomponente 220 verlaufen. In einigen Ausführungsformen, wie in 5 gezeigt, kann der Konvektionskühlkanal 410 sich in einer serpentinenartigen Weise winden, so dass ein Konvektionsaustausch zwischen den Konvektionskühlkanälen und der Vorabscheiderkörperkomponente 220 auf ein Maximum vergrößert wird. Der Konvektionskühlkanal 410 kann sich durch die mehreren Löcher 210 schlängeln. Der Konvektionskühlkanal 410 kann somit spiralartig nach unten entlang der Vorabscheiderkörperkomponente 220 verlaufen und anschließend über eine (nicht veranschaulichte) vertikale Strecke entlang der Innenfläche der Vorabscheiderkörperkomponente 220 zu der Oberseite der Vorabscheiderkörperkomponente 220 zurücklaufen, um den Kreislauf zu vervollständigen.
In Übereinstimmung mit herkömmlichen Verfahren kann der Konvektionskühlkanal durch einen (nicht veranschaulichten) Versorgungskanal und einen (nicht veranschaulichten) Ableitkanal, die den Rest des Kühlkreislaufs bilden, versorgt und entleert werden. Ein erstes Ende des Konvektionskühlkanals kann an den Versorgungskanal angeschlossen sein. Entsprechend in der Technik bekannten Verfahren und Systemen kann der Versorgungskanal von einer (nicht veranschaulichten) herkömmlichen Kühlmittelpumpe ausgehen, in die zweite Kammer 40 hinein, entlang des Rohrbodens 50, durch die Öffnung 90 hindurch, nach unten durch den Innenraum der Filteranordnung 100 bis zu der Oberseite der Vorabscheiderkörperkomponente 220 verlaufen, wo er mit dem Konvektionskühlkanal 410 durch herkömmliche Verfahren verbunden sein kann.
Der (nicht veranschaulichte) Ableitkanal kann an dem zweiten Ende des Konvektionskühlkanals angeschlossen sein. Entsprechend herkömmlichen Verfahren und Systemen, wie sie in der Technik bekannt sind, kann der Ableitkanal von dieser Verbindung aus nach oben durch den Innenraum der Filteranordnung hindurch, durch die Öffnung 90 hindurch, entlang des Rohrbo dens 50, aus der zweiten Kammer 40 nach außen zu einem (nicht veranschaulichten) Wärmetauscher verlaufen. Der Wärmetauscher kann ein beliebiger bekannter Wärmetauscher zur Verwendung mit irgendeinem Kühlmittel sein, welcher immer speziell in dem Kühlkreislauf eingesetzt wird. Beispielsweise kann ein herkömmlicher Querstrom-Konvektionswärmetauscher eingesetzt werden. Von dem Wärmetauscher aus kann der Ableitkanal an die Kühlmittelpumpe angeschlossen sein, um den Kühlkreislauf zu vervollständigen.
Im Betrieb können die Entladungselektrode 160 und die Vorabscheiderkörperkomponente 220 (3 oder 4), 130 (2) eine Spannungspotentialdifferenz aufweisen. Wie zuvor erwähnt, kann die Entladungselektrode 160 in einer Ausführungsform mit der Netzspannung über einen Transformator und Gleichrichter (nicht veranschaulicht) gekoppelt sein, so dass die Entladungselektrode 160 unter einem Spannungspotential zwischen –20.000 und –50.000 Volt gehalten wird, während die Körperkomponente 220 (3 oder 4), 130 (2) an Erde gelegt ist. Es sollte verständlich sein, dass die Entladungselektrode 160 mit einem positiven elektrischen Potential versehen sein könnte oder dass die Spannungen vertauscht werden können. Natürlich können Vorkehrungen, wie beispielsweise eine Isolierung und Abschirmung, die einen elektrischen Kontakt zwischen den Entladungselektroden 160 und der Vorabscheiderkörperkomponente 220 (3 oder 4), 130 (2), dem Rohrboden 50 und/oder dem Gehäuse 20 verhindern, verwendet werden.
Partikelhaltiges Gas kann in die erste Kammer 30 (1) durch den Einlass 60 eindringen. Ein (nicht veranschaulichtes) Gebläse kann dazu verwendet werden, das Gas zu veranlassen, durch das System 10 zu strömen. Wenn es sich in der ersten Kammer 30 befindet, kann das Gas neben den Vorabscheiderkörperkomponenten 130 und den Entladungselektroden 160 strömen.
Wie beschrieben, können die Vorabscheiderkörperkomponenten 130 und die Entladungselektroden 160 gesondert mit einer Energiequelle oder mit Masse gekoppelt sein, so dass zwischen diesen Komponenten eine elektrische Potentialdifferenz vorliegt. Diese elektrische Potentialdifferenz kann wenigstens einen Teil der Feststoffpartikel in dem Gas veranlassen, sich an den Vorabscheiderkörperkomponenten 130 anzusammeln. Insbesondere kann die Entladungselektrode 160 negative Ionen aussenden, so dass durch die Luft beförderte Partikel, die in die Nähe zu diesen gelangen, geladen werden. Die negativ geladenen Partikel können dann elektrostatisch zu der geerdeten Vorabscheiderkörperkomponente 130 angezogen werden und sich daran ansammeln, wodurch sie ihre Ladung zur Masse weggeben. Über dem Filterelement 120 der Filteranordnung 100 wird kein elektrisches Feld oder Potential absichtlich erzeugt.
Danach kann das Gas durch die Filterelemente 120 (2) hindurch und in das Innere der Filteranordnungen 100 hinein passieren, was die durch das Gas mitgeführten Feststoffpartikel (die aufgrund der Vorabscheidung der Partikel durch die Vorabscheiderkörperkomponente 130 weniger sind) veranlasst, durch die Filterelemente separiert zu werden und sich entweder an oder in den Filterelementen anzusammeln oder von dem Gas separiert zu werden und zu dem unteren Abschnitt 80 der ersten Kammer 30 herabzufallen. Anschließend tritt das gereinigte Gas aus dem Innenraum der Filteranordnungen 100 durch eine Öffnung 90 in dem Rohrboden 50 hindurch und in die zweite Kammer 40 hinein. Schließlich tritt das gereinigte Gas durch den Auslass 70 aus dem System 10 heraus.
Wie erwähnt, können die Vorabscheiderkörperkomponente 130 und die Entladungselektroden 160 getrennt voneinander mit einer Stromquelle oder mit Masse derart gekoppelt sein, dass zwischen diesen Elementen eine elektrischen Potentialdifferenz vorliegt. Außerdem haben ankommende Partikel im Allgemeinen eine negative Ladung. Derartige Partikel werden durch die negativ geladenen Entladungselektroden 160 abgestoßen und zu der Erdladung der Vorabscheiderkörperkomponenten 130 hin elektrostatisch angezogen. Somit können die Vorabscheiderentladungselektroden 160 vorzugsweise mit einer großen negativen Spannung elektrisch verbunden sein, und die Vorabscheiderkörperkomponente 130 kann mit Erde elektrisch verbunden sein, was dazu neigen sollte, Partikel zu veranlassen, sich an den Vorabscheiderkörperkomponenten anzusammeln.
Nach einem hinlänglichen Einsatz wird die Vorabscheiderkörperkomponente 130 mit Feststoffpartikeln überzogen sein. Dieser Überzug aus Feststoffpartikeln kann es dem Vorabscheiderkörper 130 erschweren, durch Luft übertragene Feststoffpartikel weiter abzufangen. Insbesondere kann der elektrische Widerstand der Feststoffpartikelschicht wirken, um den Vorabscheiderkörper 130 effektiv zu isolieren. Aufgrund dessen werden durch Luft beförderte Partikel entweder nicht zu dem Vorabscheiderkörper 130 hin angezogen oder auf eine präemptiv hohe negative Ladung aufgeladen sein müssen, um den Spannungsabfall, der mit dem elektrischen Widerstand des Feststoffpartikelüberzugs verbunden ist, zu überwinden. Jedes Resultat ist unerwünscht. Wie ein Fachmann auf dem Gebiet es verstehen wird, variiert der elektrische Widerstand des Überzugs aus Feststoffpartikeln unmittelbar mit der Temperatur. Das heißt, wenn die Temperatur des Überzugs aus Feststoffpartikeln steigt, tut dies auch sein elektrischer Widerstand. Wenn folglich der Feststoffpartikelüberzug unter einer kühleren Temperatur gehalten wird, können zusätzliche negativ geladene Luft geführte Partikel weiter zu dem Vorabscheiderkörper hin angezogen werden und sich an diesen anheften.
Der vorstehend beschriebene Kühlkreislauf (mit den Konvektionskühlkanälen 410) kann verwendet werden, um den Vorabscheiderkörper 130 zu kühlen, der wiederum die daran angesammelten Feststoffpartikel kühlen kann, wodurch ihr elektrischer Widerstand verringert und dem Vorabscheiderkörper 130 ermöglicht wird, zusätzliche negativ geladene durch Luft beförderte Partikel anzuziehen. Die (nicht veranschaulichte) Kühlmittelpumpe kann das Kühlmittel durch den (nicht veranschaulichten) Versorgungskanal hindurch zu dem Konvektionskühlkanal 410 innerhalb des Vorabscheiderkörpers 130 zirkulieren lassen. Die Verbindungsstelle zwischen dem Konvektionskühlkanal 410 und dem Vorabscheiderkörper 130 kann aus einem Material, wie beispielsweise Metall, ausgebildet sein, das einen Wärmeaustausch fördert. Das Kühlmittel kann anschließend durch den Konvektionskühlkanal 410 umlaufen und durch Absorption von Wärme den Vorabscheiderkörper 130 kühlen. Wenn es durch den Konvektionskühlkanal 410 hindurchtritt, kann das Kühlmittel durch den (nicht veranschaulichten) Ableitkanal hindurch zu dem (nicht veranschaulichten) Wärmetauscher strömen. Es ist zu beachten, dass in einigen Ausführungsformen das Kühlmittel gegebenenfalls nicht im Kreislauf umgepumpt wird. An dem Wärmetauscher kann das Kühlmittel derart abgekühlt werden, dass die in dem Konvektionskühlkanal 410 absorbierte Wärme abgeführt wird. Das Kühlmittel kann danach zu der Kühlmittelpumpe strömen, wo der Kreislauf erneut beginnt.
Außerdem erfordern herkömmliche Schlauchfiltersysteme ein Gemisch aus unterschiedlichen Partikelgrößen, um akzeptable Druckabfallwerte an den Filterelementen aufzuweisen. Da die Größenverteilung der ankommenden Partikel in einem herkömmlichen Faserfilter abnimmt, steigt der Systemdruckabfall, so dass die Impulsreinigungsintervalle kleiner werden. In anderen Worten, wenn die Partikelgröße gleichmäßiger wird, steigt der Systemdruckabfall, wodurch häufigeres Reinigen erforderlich wird. Feiner Staub neigt dazu, eine sehr kompakte Staubschicht auf der Oberfläche der Filterelemente zu erzeugen, die den Systemdruckabfall nach oben treibt.
Das elektrisch angeregte Faserfiltersystem gemäß der vorliegenden Anmeldung überwindet dieses Problem durch die Ladung der ankommenden Partikel. Die relativ großen Partikel werden leichter geladen als die verhältnismäßig kleineren Partikel, so dass sich folglich diese größeren Partikel eher an die Vorabscheiderkörper 130 anheften, wodurch kleinere „gleich" geladene Partikel hinterlassen werden, die sich an der Oberfläche des Filterelementes ansammeln. Diese „gleich" geladenen kleineren Partikel neigen dazu, sich auf der Oberfläche des Filterelementes gegenseitig abzustoßen, was eine porösere Staubschicht erzeugt. Infolgedessen reduziert oder beseitigt eine Kombination einer Vorreinigung der Partikellast mit einem elektrisch stimulierten Faserfilter gemäß der vorliegenden Anmeldung einen Großteil des Druckabfallproblems, wie es herkömmliche Pulsstrahlfiltersysteme erfahren, und vergrößert dadurch die Nutzungsdauer der Filterelemente.
Aus der vorstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird ein Fachmann Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb der Fachkenntnisse sollen durch die beigefügten Ansprüche mit umfasst sein. Ferner sollte es offensichtlich sein, dass das Vorstehende lediglich die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung anbetrifft und dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen hierin vorgenommen werden können, ohne dass von dem Rahmen und Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, und deren Äquivalenten abgewichen wird.
Ein Partikelfiltersystem zum Abscheiden von in einem Fluid schwebenden Partikeln enthält: 1) ein Filterelement; 2) eine Vorabscheiderkörperkomponente, die mit dem Filterelement betriebsmäßig verbunden und in der Lage ist, eine elektrische Ladung aufzunehmen, um in dem Fluid schwebende Partikel anzuziehen und abzuscheiden; und 3) eine Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente. Die Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente kann einen Konvektionskühlkanal enthalten, durch den ein Kühlmittel strömt. Das System kann ferner eine Entladungselektrode enthalten, die im Abstand zu der Vorabscheiderkörperkomponente angeordnet ist. Die Entladungselektrode kann in der Lage sein, eine elektrische Ladung aufzunehmen, die eine Differenz des elektrischen Potentials zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode herbeiführt.

10: Filtersystem
20: Gehäuse
30: Erste Kammer
40: Zweite Kammer
50: Rohrboden, Rohrwand
60: Einlass
70: Auslass
80: Sammelkammer
90: Öffnung
100: Filteranordnungen
120: Faltenfilterelement
130: Vorabscheiderkörperkomponente
140: Sackfilterelement
150: Filteranordnung
160: Vorabscheiderentladungselektrode
170: Verbindung
180: Bund
190: Seitenwand
200: Verbindung
210: Filteranordnung
220: Vorabscheiderkörperkomponente
230: Löcher
240: Faltenfilterelement
250: Montageband
260: Öffnung
270: Montagehülse
280: Kanal
290: Rohrförmiger Abschnitt
300: Radial innerer Kanal
310: Kern
320: Vergussmaterial
330: Vergussmaterial
350: Bund
360: Gewindeabschnitt
370: Bund
380: Gewindeabschnitt
390: Zusammendrückbarer Dichtungsring
410: Konvektionskühlkanal

Claims

Partikelfiltersystem zum Abscheiden von in einem Fluid schwebenden Partikeln, wobei das System aufweist: ein Filterelement; eine Vorabscheiderkörperkomponente, die mit dem Filterelement betriebsmäßig verbunden und in der Lage ist, eine elektrische Ladung aufzunehmen, um in dem Fluid schwebende Partikel anzuziehen und abzuscheiden; und eine Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente.
System nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente einen Konvektionskühlkanal aufweist, durch den ein Kühlmittel strömt.
System nach Anspruch 2, wobei das Kühlmittel Wasser aufweist.
System nach Anspruch 2, wobei der Konvektionskühlkanal einen serpentinenförmigen Weg neben der Vorabscheiderkörperkomponente aufweist.
System nach Anspruch 2, wobei der Konvektionskühlkanal benachbart zu einer Innenfläche der Vorabscheiderkörperkomponente angeordnet ist.
System nach Anspruch 2, wobei der Konvektionskühlkanal einen Teil eines Kühlkreislaufs bildet, der eine Kühlmittelpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels durch den Kreislauf und ei nen Wärmetauscher zum Abführen der durch das Kühlmittel in dem Konvektionskühlkanal absorbierten Wärme enthält.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Entladungselektrode enthält, die von der Vorabscheiderkörperkomponente beabstandet angeordnet ist, wobei die Entladungselektrode in der Lage ist, eine elektrische Ladung aufzunehmen, die eine Differenz des elektrischen Potentials zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode bewirkt.
System nach Anspruch 7, wobei die Differenz des elektrischen Potentials zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode wenigstens 20.000 Volt beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei die Vorabscheiderkörperkomponente ein zylindrisches Rohr enthält, das eine im Wesentlichen ununterbrochene Seitenwandfläche, ein offenes erstes Ende und ein geschlossenes zweites Ende aufweist.
System nach Anspruch 9, wobei das zylindrische Rohr mehrere Öffnungen enthält, die durch die Seitenwandfläche des zylindrischen Rohrs hindurchführen.
Filteranordnung zur Verwendung in einem Partikelfiltersystem, wobei das System ein Gehäuse enthält, das durch eine Rohrwand in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt ist, wobei die erste Kammer mit einem Einlass in Strömungsverbindung steht, während die zweite Kammer mit einem Auslass in Strömungsverbindung steht, wobei die Rohrwand eine Öffnung definiert, die sich zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer erstreckt, wobei das System ferner eine Entladungselektrode enthält, die mit einem ersten elektrischen Potential verbunden ist, wobei die Filteranordnung aufweist: einen Tragrahmen, der ein erstes Ende, das zur Verbindung mit der Rohrwand an einer Öffnung eingerichtet ist, und ein zweites Ende aufweist; ein Filtermittel, das rings um den Umfang des Tragrahmens positioniert ist; eine Vorabscheiderkörperkomponente, die mit dem zweiten Ende des Tragrahmens gekoppelt ist, wobei die Vorabscheiderkörperkomponente mit einem zweiten elektrischen Potential elektrisch verbunden ist; und eine Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente; wobei die Differenz zwischen dem ersten elektrischen Potential und dem zweiten elektrischen Potential im Betrieb wirksam ist, um wenigstens einen Teil der Partikel in der ersten Kammer zu veranlassen, sich an der Vorabscheiderkörperkomponente anzusammeln.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zur Kühlung der Vorabscheiderkörperkomponente einen Konvektionskühlkanal aufweist, durch den ein Kühlmittel strömt.
Filteranordnung nach Anspruch 12, wobei der Konvektionskühlkanal einen serpentinenartigen Weg neben der Vorabscheiderkörperkomponente aufweist.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei die Vorabscheiderkörperkomponente im Wesentlichen aus Metall hergestellt ist.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei die Vorabscheiderkörperkomponente ein zylindrisches Rohr enthält, das eine im Wesentlichen kontinuierliche Seitenwandfläche, ein offenes erstes Ende und ein geschlossenes zweites Ende aufweist.
Filteranordnung nach Anspruch 15, wobei das zylindrische Rohr eine Anzahl von Öffnungen enthält, die sich durch die Seitenwandfläche des zylindrischen Rohrs hindurch erstrecken.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei die Vorabscheiderkörperkomponente stromaufwärts von dem Filterelement positioniert ist.
Verfahren zum Abscheiden von in einem durch ein Gehäuse strömenden Fluid schwebenden Partikeln, wobei das Gehäuse durch eine Rohrwand in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt ist, wobei die erste Kammer mit einem Einlass in Strömungsverbindung steht, während die zweite Kammer mit einem Auslass in Strömungsverbindung steht, wobei die Rohrwand eine Öffnung definiert, die sich zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer erstreckt, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Filterelementes, das ein erstes Ende aufweist, das mit der Rohrwand dichtend gekoppelt und angrenzend an die Öffnung angeordnet ist, wobei das Filterelement sich von der Rohrwand aus in die erste Kammer hinein erstreckt; Bereitstellen einer Vorabscheiderkörperkomponente, die stromaufwärts von dem Filterelement angeordnet ist; Kühlen der Vorabscheiderkörperkomponente; Bereitstellen einer Entladungselektrode; und Koppeln der Vorabscheiderkörperkomponente mit einem ersten elektrischen Potential und der Entladungselektrode mit einem zweiten elektrischen Potential, wobei das erste elektrische Potential und das zweite elektrische Potential sich derart voneinander unterscheiden, dass wenigstens ein Teil der Partikel, die in dem Fluid schweben, das zwischen der Vorabscheiderkörperkomponente und der Entladungselektrode strömt, zu entweder der Vorabscheiderkörperkomponente oder der Entladungselektrode hin angezogen wird und irgendwelche verbleibenden Partikel aus dem Fluid entfernt werden, wenn das Fluid durch das Filterelement hindurchtritt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das erste elektrische Potential ein Massepotential ist und das zweite elektrische Potential ein Gleichspannungspotential zwischen –20.000 Volt und –50.000 Volt ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Kühlens der Vorabscheiderkörperkomponente ein Bereitstellen eines Konvektionskühlkanals aufweist, der benachbart zu der Vorabscheiderkörperkomponente angeordnet ist.