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Gegenstand der Erfindung ist eine Filteranordnung zur Entstaubung industrieller Gase umfassend ein mineralfaserbasiertes Filterelement und eine Stützhülle, eine Montagehilfe für eine derartige Filteranordnung sowie ein Verfahren zur Montage einer Filteranordnung mithilfe einer Montagehilfe. Die Stützhülle ist aus einem flächigen dehnbaren Material gefertigt, beispielsweise aus einem Rundgestrick aus Drähten.
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Bei der Entstaubung industrieller Gase mithilfe filternder Abscheider kommen üblicherweise einerseits textile Filtermedien, wie z.B. Schlauchfilter, und andererseits mineralfaserbasierte Filterelemente, wie z.B. Filterkerzen, zum Einsatz. Bei textilen Schlauchfiltern ist das Filterelement in der Regel ein zylindrischer Schlauch, der ein Stützgewebe mit darauf aufgebrachten Fasern als Filtermaterial umfasst. Schlauchfilter werden zur Filtration bei niedrigen und mittleren Temperaturen bis etwa 250 °C eingesetzt. Im Gegensatz dazu können mineralfaserbasierte Filterelemente wie Filterkerzen mit einem Filterkörper aus anorganischen Fasern (wie etwa Keramikfasern, glasigen Fasern, Hochtemperaturwollen, Kohlenstofffasern) zur Filtration von Gasen bis zu 1 000 °C eingesetzt werden. Die Staubpartikeln des Rohgases werden dabei vorzugsweise überwiegend an der Oberfläche der Filterkerze abgeschieden.
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Filterkerzen zur industriellen Entstaubung werden in zahlreichen Gebieten der Industrie eingesetzt. So generieren etwa die Zement-, Glas- und chemische Industrie schwefel- oder chlorhaltige Gase sowie Feinstaub, der durch den Einsatz von Filterkerzenelementen effektiv filtriert werden kann.
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Sowohl während der Transport- und Einbauphase als auch während der Betriebsphase können Filterkerzenelemente Druckbelastungen insbesondere in radialer Richtung und Biegemomenten insbesondere in Längsrichtung ausgesetzt sein. Besonders anfällig für die genannten Belastungen sind Filterkerzenelemente während des Zeitraums des Transports und des Einbaus in die Filteranlage. Die Filterkerzenelemente können dann beispielsweise durch Erschütterungen, Stöße oder Vibrationen beschädigt und unter Umständen sogar unbrauchbar gemacht oder sogar zerstört werden.
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Die Filterung industrieller Gase mittels Filterkerzen erfolgt in sogenannten Filterhäusern bzw. -anlagen. In derartigen Filterhäusern ist eine bestimmte Anzahl von Filterkerzen in einer sogenannten Kopfplatte angeordnet. Die Größe der Kopfplatte bestimmt, wie viele Filterkerzen in dem Filterhaus eingesetzt werden können. Die Durchsatzleistung der Filteranlage hängt von der zur Verfügung stehenden Filterfläche ab. Bei einer gegebenen Länge der Filterkerzen skaliert die zur Verfügung stehende Filterfläche linear mit der Zahl der eingesetzten Filterkerzen. Soll also beispielsweise die Durchsatzleistung verdoppelt werden, muss die Zahl der Filterkerzen verdoppelt werden, was wiederum bedeutet, dass auch die Größe der Kopfplatte verdoppelt werden muss. Dies bedeutet, dass für das Filterhaus eine doppelt so große Fläche benötigt wird. Da Fläche in den Bereichen, in denen industrielle Entstaubungsanlagen eingesetzt werden, ein kostbares Gut ist, besteht ein zunehmender Bedarf an möglichst langen Filterkerzen. Denn die in einem Filterhaus zur Verfügung stehende Filterfläche lässt sich auch dadurch erhöhen, dass die Länge der Filterkerzen erhöht wird. Eine Verdoppelung der Länge der Filterkerzen führt beispielsweise zu einer Verdoppelung der Filterfläche, ohne dass die Zahl der Filterkerzen erhöht und damit die Kopfplatte vergrößert werden müsste. So kann durch den Einsatz längerer Filterkerzen kostbare Fläche gespart werden.
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Durch eine Verlängerung der Filterkerzen kann also deren Durchsatzleistung erhöht werden. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die Stabilitätseigenschaften aus, da das Gewicht der Filterkerzen und damit die Zugspannungen, die während der Betriebsphase aufgrund des Eigengewichts auf ihnen lasten, zunehmen. Vom Markt werden Filterkerzen mit Baulängen von deutlich über 3 m gefordert. Bei Abmessungen im Bereich von über etwa 4,5 m wird der Aufwand bei der Herstellung, beim Handling, der Montage und auch beim Transport mit einteiligen Kerzenkörpern extrem groß. Deshalb wird bei Baulängen von über etwa 4,5 m seitens der Anmelderin eine modulare Konstruktion bevorzugt. Die Filterkerze ist dann nicht einstückig ausgebildet, sondern besteht aus mehreren Teilstücken bzw. Modulen. Diese können einzeln hergestellt und transportiert werden, was Herstellung und Transport deutlich vereinfacht. Beim Bestücken der Filteranlage mit den Filterkerzen müssen diese dann jedoch erst aus den Teilstücken zusammengesetzt werden. Die Montage modularer Filterkerzen in einem Filterhaus ist handwerklich nicht trivial und erfordert geschicktes und geschultes Personal.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Filterkerzen mechanisch zu stabilisieren und die Montage von Filterkerzen in einer Filteranlage zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch die Filteranordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch die Montagehilfe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Filteranordnung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben, weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Montagehilfe in den Ansprüchen 5 bis 8. In den Ansprüchen 9 und 10 sind Verfahren zur Montage einer erfindungsgemäßen Filteranordnung mittels einer erfindungsgemäßen Montagehilfe angegeben.
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Die erfindungsgemäße Filteranordnung zur Entstaubung industrieller Gase umfasst ein mineralfaserbasiertes Filterelement und eine Stützhülle. Die Stützhülle ist aus einem flächigen dehnbaren Material gefertigt und schlauchartig ausgebildet. Bei der erfindungsgemäßen Filteranordnung ist die Stützhülle so auf das mineralfaserbasierte Filterelement aufgezogen, dass die Stützhülle das mineralfaserbasierte Filterelement entlang seines Umfangs umgibt und es dadurch mechanisch entlastet und stabilisiert. Das Material der Stützhülle ist vorzugsweise temperatur- und chemikalienbeständig.
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Dadurch, dass die Stützhülle aus einem flächigen Material gefertigt und schlauchartig ausgebildet ist, kann die Stützhülle besonders einfach so gestaltet werden, dass sie das Filterelement rundum, also im Wesentlichen über die gesamte äußere Oberfläche des Filterelements hinweg, umgibt. Die Stützhülle liegt vorteilhafterweise dicht an dem Filterelement an. Damit werden die zwischen der Stützhülle und dem Filterelement wirkenden Kräfte gut über das gesamte Filterelement verteilt. Dadurch kann das Auftreten einzelner Kraftspitzen, die zu einer Beschädigung des Filterelements führen könnten, vermieden werden. Die erfindungsgemäße Stützhülle aus dem flächigen dehnbaren Material passt sich erfindungsgemäß an die Form und Struktur der äußeren Oberfläche des Filterelements an, so dass sie sich z.B. an fertigungsbedingte Unebenheiten in der Oberflächenstruktur anpasst und sich trotz dieser Unebenheiten flächig an die Außenseite des Filterelements anlegt.
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Mineralfaserbasierte Filterelemente weisen häufig im Wesentlichen eine zylindrische Form auf. Die erfindungsgemäße Stützhülle, die das mineralfaserbasierte Filterelement entlang seines Umfangs umgibt, umschließt dann den Zylindermantel des Filterelements von außen. Erfindungsgemäß kann das Filterelement aber auch einen anderen als einen runden Querschnitt aufweisen. Auch dann umgibt die Stützhülle der erfindungsgemäßen Filteranordnung das Filterelement von außen und liegt dicht an dessen Anströmseite an. Dadurch, dass die Stützhülle aus einem dehnbaren Material gefertigt ist, kann sich die Stützhülle gut, etwa in Art eines Strumpfes, von außen an das Filterelement anschmiegen und sich der Form des Filterelements anpassen. Die Dehnbarkeit der Stützhülle hat auch Vorteile für die Montage der erfindungsgemäßen Filteranordnung, wie im weiteren Verlauf der Anmeldung noch beschrieben wird. Das flächige dehnbare Material der Stützhülle weist vorzugsweise eine hohe Luftdurchlässigkeit und einen verschwindend geringen Strömungswiderstand auf.
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Das Filterelement der erfindungsgemäßen Filteranordnung zur Entstaubung industrieller Gase umfasst vorzugsweise einen Filterkörper, der aus anorganischen Fasern aufgebaut ist. Vorzugsweise kommen als anorganische Fasern mineralische Fasern, Hochtemperaturwollen, glasige Fasern, AES-Fasern (AlkalineEarthSilicate) oder Kohlenstofffasern zum Einsatz. Weitere erfindungsgemäß bevorzugte anorganische Fasern sind silikatische Fasern, also beispielsweise Fasern auf der Basis von Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid, also z.B. keramische Fasern, Glaswolle- oder Mineralwollefasern. Erfindungsgemäß können für den Filterkörper auch Faserformkeramiken aus AES-Fasern verwendet werden, wie z.B. Faserformkeramiken aus biodegradiblen Fasern aus Calcium-Magnesium-Silikat.
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Vorteilhafterweise sind die anorganischen Fasern in einer Fasermatrix angeordnet. Die Anordnung der Fasern zu einer dreidimensionalen Matrix erzeugt eine poröse Struktur des Filterkörpers. Aufgrund dieser Struktur werden einerseits Staubpartikeln am Filterkörper zurückgehalten, andererseits kann das entstaubte Gas die Fasermatrix des Filterelements durchdringen und abgesaugt werden. Weiter erhöht die Anordnung der Fasern zu einer Fasermatrix die mechanische Stabilität des Filterelements.
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Das mineralfaserbasierte Filterelement der erfindungsgemäßen Filteranordnung kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Ein einteiliges Filterelement weist typischerweise eine Länge von etwa 3 m auf. Die Länge eines einteiligen Filterelements kann erfindungsgemäß aber auch bis etwa 4,5 m betragen. Noch längere Filterelemente lassen sich nur noch schwer einteilig realisieren. Bei Längen über etwa 4,5 m ist das erfindungsgemäße Filterelement daher vorzugsweise mehrteilig ausgebildet. So lassen sich Filterelemente mit einer Gesamtlänge von etwa 6 m, 8 m, oder sogar noch mehr erzielen.
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Die Wandstärke des erfindungsgemäßen Filterelements beträgt vorzugsweise etwa 2 cm. Die Wandstärke ist so hoch, um eine ausreichende Festigkeit des Filterelements zu erzielen und ist auch für die Dotierung mit einem Katalysator hilfreich, da mit einer größeren Wandstärke eine längere Kontaktzeit des Gases mit dem Filter bzw. dem Katalysator einhergeht, was die Reaktion begünstigt. Die erfindungsgemäßen Filterelemente können problemlos bei Dauertemperaturen bis etwa 850 °C eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäßen Filterelemente sind hochporös, sie weisen typischerweise ein Porenvolumen im Bereich von etwa 90 % auf. Wegen der hohen Porosität ist die mechanische Festigkeit der Filterelemente sehr limitiert, sowohl in Bezug auf Zug als auch auf Druck, Biegung und Torsion. Deshalb ist die erfindungsgemäße Stützhülle, die in der erfindungsgemäßen Filteranordnung das Filterelement mechanisch entlastet und stabilisiert, besonders vorteilhaft.
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Das flächige dehnbare Material der erfindungsgemäßen Stützhülle ist vorzugsweise ein Rundgestrick aus Drähten. Ein derartiges Gestrick weist schlingenförmig ineinandergreifende Maschen auf und zeichnet sich durch profilbedingt extrem geringe Anlageflächen in den Kontaktstellen aus, wodurch ein dreidimensional bewegliches Maschenwerk mit idealem Elastizitäts- und Dehnungsverhalten entsteht. Statt eines Gestricks können erfindungsgemäß aber auch andere flächige dehnbare Materialien für die Stützhülle verwendet werden, wie insbesondere ein Gewirk, ein Geflecht, oder ein geeignet gewebtes Gewebe. Auch Kombinationen dieser Materialen können erfindungsgemäß verwendet werden. Im Folgenden werden primär die bevorzugten Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Gestricks beschrieben. Diese gelten aber für die anderen flächigen dehnbaren Materialen entsprechend.
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Die Drähte des Rundgestricks sind vorzugsweise Metalldrähte. Alternativ kann das Rundgestrick erfindungsgemäß auch andere Materialien aufweisen, insbesondere Glasfasern, glasige Fasern, mineralische Fasern, Basaltfasern oder sogar Kunststofffasern. Auch Mischungen bzw. Kombinationen der erwähnten Materialien sind erfindungsgemäß möglich. Bei dem Metall kann es sich erfindungsgemäß unter anderem um Stahl, Edelstähle, Sonderstähle wie Inconel oder Monel oder vergleichbare Sonderstähle, aber auch um Aluminium, Titan, Kupfer oder Messing handeln. Die erfindungsgemäßen Drahtstärken liegen vorteilhafterweise im Bereich von 0,03 mm bis etwa 1 mm, bevorzugt im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm, besonders bevorzugt bei etwa 0,2 mm oder 0,3 mm. Erfindungsgemäß können einfädige, zweifädige oder mehrfädige Konstruktionen zum Einsatz kommen. Besonders bevorzugt ist eine zweifädige Konstruktion aus zwei Drähten mit jeweils 0,16 mm Drahtstärke. Die erfindungsgemäßen Gestricke können glatt aber auch gewellt sein, insbesondere mit Schräg- oder Pfeilwellung. Bei dem erfindungsgemäßen Gestrick liegt die Maschenlänge vorteilhafterweise zwischen etwa 1,5 mm und etwa 15 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 5 mm und 8 mm, besonders bevorzugt bei etwa 6 mm. Die Maschenteilung des erfindungsgemäßen Gestricks liegt vorteilhafterweise zwischen etwa 2 mm und 30 mm, bevorzugt zwischen etwa 5 mm und 10 mm, besonders bevorzugt bei etwa 6 mm.
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Die erfindungsgemäßen Rundgestricke sind als Schlauchware verfügbar und lassen sich üblicherweise als Rollenware beziehen. Sie sind sehr preiswert und ausgesprochen einfach zu verarbeiten. Aus der Rollenware lassen sich leicht erfindungsgemäße Stützhüllen fertigen, indem Schlauchstücke mit der gewünschten Länge von der Rolle abgetrennt werden.
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Die Stützhülle der erfindungsgemäßen Filteranordnung ist vorzugsweise am unteren Ende des Filterelements verschließbar. Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Filteranordnung dazu eine Verschlussvorrichtung auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Stützhülle das Filterelement sicher hält und auch im Falle eines Totalversagens des Filterelements, also beispielsweise bei einem Bruch des Filterelements, dieses vor einem Abstürzen in die Filteranlage sichert. Wenn die Stützhülle aus einem Rundgestrick oder aus einem sonstigen schlauchförmigen Material gebildet ist, kann die Stützhülle am unteren Ende des Filterelements erfindungsgemäß insbesondere dadurch verschließbar sein, dass sie unterhalb des Filterelements verknotet wird oder mit einer Klammer, einer Klemme, oder einer sonstigen Verschlussvorrichtung verschlossen wird.
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Die Verschlussvorrichtung zum Verschließen der Stützhülle ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie mit einer Sicherungsvorrichtung innerhalb einer Filteranlage verbindbar ist. Zum Teil ist in Filteranlagen unterhalb der Filterkörper eine Sicherungsvorrichtung beispielsweise in Form eines Netzes oder eines Gestänges angeordnet. Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung der Stützhülle kann dann vorteilhafterweise mit einem derartigen Netz bzw. Gestänge verbunden und darin verankert werden. Vorzugsweise weist die Verschlussvorrichtung einen Ring auf, in den ein Haken eingehängt werden kann, der an der Sicherungsvorrichtung befestigt ist. So kann das untere Ende der Filteranordnung erfindungsgemäß fixiert werden, wodurch zu starke Auslenkungen des Filterelements verhindert werden können. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, einen derartigen Haken oder eine vergleichbare Komponente direkt (also nicht über die Verschlussvorrichtung) mit der Stützhülle der erfindungsgemäßen Filteranordnung zu verbinden, beispielsweise indem der Haken direkt in die Stützhülle eingehängt wird.
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Mit der erfindungsgemäßen Filteranordnung lassen sich Filterelemente einfach aber wirkungsvoll stabilisieren und sichern. Mit der erfindungsgemäßen Montagehilfe für eine derartige Filteranordnung lässt sich die Montage von Filterelementen in einer Filteranlage vereinfachen.
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Die erfindungsgemäße Montagehilfe für eine erfindungsgemäße Filteranordnung umfasst einen Montagerahmen, der mit einer Kopfplatte einer Filteranlage verbindbar ausgestaltet ist, und eine Vorratsvorrichtung, die in den Montagerahmen einsetzbar und zur Aufnahme der Stützhülle ausgestaltet ist, so dass die von der Vorratsvorrichtung aufgenommene Stützhülle der Vorratsvorrichtung entnehmbar ist.
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Dadurch, dass der Montagerahmen der erfindungsgemäßen Montagehilfe mit einer Kopfplatte einer Filteranlage verbindbar ausgestaltet ist, lässt sich die Montagehilfe einfach und sicher in der Position sichern, die für die Montage der Filteranordnung am besten geeignet ist. Bei der Montage der Filteranordnung muss das Filterelement in eine kreisförmige Öffnung der Kopfplatte abgesenkt werden. Deshalb wird die Montagevorrichtung zweckmäßigerweise über dieser Öffnung platziert und der Montagerahmen ist vorzugsweise in dieser Position mit der Kopfplatte der Filteranlage verbindbar. Wenn der Montagerahmen in dieser Position mit der Kopfplatte verbunden ist, ist die Montagehilfe in der richtigen Stellung fixiert und kann während des Montagevorgangs nicht verrutschen oder anderweitig außer Position geraten.
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Die Verbindung des Montagerahmens mit der Kopfplatte erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise über an der Kopfplatte vorgesehene Stehbolzen. Der Montagerahmen weist dann vorzugweise Öffnungen auf, die so angeordnet und dimensioniert sind, dass sie die Stehbolzen der Kopfplatte aufnehmen können. Der Montagerahmen wird dann vorzugsweise mit Muttern an den Stehbolzen verschraubt. Damit ist der Montagerahmen lösbar mit der Kopfplatte verbunden. Die Verbindung des Montagerahmens mit der Kopfplatte kann erfindungsgemäß aber auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise können als Verbindungselemente Klemmen vorgesehen sein, über die der Montagerahmen an die Kopfplatte geklemmt und somit lösbar mit ihr verbunden werden kann. Die lösbare Verbindung kann erfindungsgemäß auch mittels Schnellspannern oder Spannhaken, beispielsweise an einem Einschweißkonus der Kopfplatte, erfolgen. Die Verbindungselemente können erfindungsgemäß auch einen oder mehrere Magneten aufweisen, vorzugsweise einen schaltbaren Magneten, wie z.B. einen Elektromagneten. Auch Bolzen-, Stift-, oder Splintverbindungen, wie z.B. ein Splint durch eine Bohrung im Stehbolzen, sind erfindungsgemäß möglich. Die lösbare Verbindung kann erfindungsgemäß auch mittels Saugnapf realisiert werden.
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Erfindungsgemäß weist die Montagehilfe eine Vorratsvorrichtung auf, die in den Montagerahmen einsetzbar ist. Die Vorratsvorrichtung kann fest oder lösbar mit dem Montagerahmen verbunden sein. Die Vorratsvorrichtung ist vorzugsweise in den Montagerahmen einhängbar ausgebildet. Zum Arretieren der Vorratsvorrichtung im Montagerahmen können erfindungsgemäß vorzugsweise eine Schelle, Schnellspanner (Klemmverbindung) oder Spannhaken verwendet werden. Auch eine Stift- oder Bolzenverbindung könnte erfindungsgemäß zur Sicherung verwendet werden. Erfindungsgemäß möglich ist auch eine Verschraubung, beispielsweise mittels Knebel- oder Sterngriffschraube.
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Montagerahmen und Vorratsvorrichtung können erfindungsgemäß ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Vorratsvorrichtung dient der Aufnahme der Stützhülle. Die Stützhülle kann erfindungsgemäß auf die Vorratsvorrichtung aufgeschoben oder aufgezogen werden oder anderweitig in oder auf der Vorratsvorrichtung bevorratet sein. Dadurch, dass die von der Vorratsvorrichtung aufgenommene Stützhülle der Vorratsvorrichtung erfindungsgemäß entnehmbar ist, kann während des Montagevorgangs kontinuierlich bzw. ganz nach Bedarf der Vorratsvorrichtung so viel an Stützhülle entnommen werden, wie gerade benötigt wird. Es steht dann immer die benötigte Menge bzw. Länge an Material zur Verfügung.
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Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Montagehilfe eine Arretiervorrichtung, durch die das Filterelement in dem Montagerahmen arretierbar ist. Vorzugsweise ist die Arretiervorrichtung so ausgestaltet, dass durch die Arretiervorrichtung die Stützhülle an der Vorratsvorrichtung arretierbar ist. Durch die erfindungsgemäße Arretierbarkeit des Filterelements bzw. der Stützhülle kann der Prozess der Entnahme der Stützhülle aus der Vorratsvorrichtung gestoppt oder freigegeben werden. Wenn die Stützhülle über die Arretiervorrichtung an der Vorratsvorrichtung arretiert ist, kann der Vorratsvorrichtung kein weiterer Abschnitt der Stützhülle entnommen werden. Der noch in oder auf der Vorratsvorrichtung enthaltene Teil der Stützhülle wird dann fest dort gehalten. Wenn die Arretiervorrichtung dagegen gelöst ist, kann der Vorratsvorrichtung ein weiteres Stück Stützhülle entnommen werden. Durch die Arretierbarkeit des Filterelements bzw. der Stützhülle mittels Arretiervorrichtung kann auch erreicht werden, dass ein teilmontiertes Filterelement sicher in der Montagehilfe gehalten wird. So lässt sich das Fertigstellen der Montage des Filterelements vereinfachen.
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Die Arretiervorrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass über die Arretiervorrichtung einstellbar ist, welche Kraft benötigt wird, um die Stützhülle der Vorratsvorrichtung zu entnehmen. Dann kann die Arretiervorrichtung nicht nur zwei Zustände einnehmen (Stützhülle arretiert oder Stützhülle freigegeben), sondern mehrere Zustände. So kann über eine geeignete Einstellung der Arretiervorrichtung ein in die Stützhülle eingesetztes (teil)montiertes Filterelement sicher und ganz kontrolliert durch die Kopfplatte in die Filteranlage abgesenkt werden. Dazu muss die Arretiervorrichtung so eingestellt werden, dass die von dem Filterelement auf die Stützvorrichtung aufgebrachte Kraft in etwa der Kraft entspricht, die benötigt wird, um die Stützhülle der Vorratsvorrichtung zu entnehmen. Je nach dem genauen Kräfteverhältnis muss das Filterelement dann zur Montage beispielsweise per Hand leicht nach unten gedrückt werden, oder sie senkt sich selbständig langsam nach unten ab. Dieses selbständige Absenken kann durch festeres Arretieren der Arretiervorrichtung gestoppt und durch Lockern der Arretiervorrichtung wieder freigegeben werden.
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Die Arretiervorrichtung der erfindungsgemäßen Montagehilfe weist vorzugsweise mindestens einen Schwenkhebel und mindestens ein Presselement auf, die so ausgebildet sind, dass über ein Verschwenken des Schwenkhebels die Stützhülle durch das Presselement auf die Vorratsvorrichtung pressbar ist. Durch Verschwenken des Schwenkhebels kann die Arretiervorrichtung dann arretiert oder gelöst werden. Zum Arretieren muss der Schwenkhebel so verschwenkt werden, dass das Presselement die Stützhülle auf die Vorratsvorrichtung presst. Zum Lösen muss der Schwenkhebel hingegen so verschwenkt werden, dass der durch das Presselement erzeugte Anpressdruck unter einen bestimmten Grenzwert fällt oder sogar ganz wegfällt. Durch ein gezieltes Verschwenken des Schwenkhebels kann der Anpressdruck fein dosiert bzw. gezielt variiert werden. So ist es erfindungsgemäß vorzugsweise möglich, über den Schwenkhebel einzustellen, welche Kraft benötigt wird, um die Stützhülle der Vorratsvorrichtung zu entnehmen.
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Die Arretiervorrichtung der erfindungsgemäßen Montagehilfe kann erfindungsgemäß auch Backen zum Arretieren bzw. Bremsen des Filterelements bzw. der Stützhülle aufweisen. Die Arretiervorrichtung kann erfindungsgemäß auch eine oder mehrere Rollen aufweisen, vorzugsweise mit rauer oder gummierter Oberfläche und einer Bremse, die an die Vorratsvorrichtung oder an das Filterelement anpressbar ist. Die Rolle kann dann zum Bremsen verwendet werden (einstellbare Bremskraft zum kontrollierten Entnehmen der Stützhülle) oder zum Arretieren (z.B. mechanische, pneumatische oder elektrische Ausführung der Bremse).
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Der Montagerahmen der erfindungsgemäßen Montagehilfe weist vorzugsweise eine Deckplatte mit einer Öffnung auf und die Vorratsvorrichtung ist vorzugsweise als zylinderförmige Patrone ausgebildet, die einen Flansch aufweist, so dass die zylinderförmige Patrone in die Öffnung einführbar ist und durch den Flansch in der Deckplatte verankerbar ist. Die Öffnung der Deckplatte ist vorzugsweise kreisförmig. Eine Vorratsvorrichtung in Form einer zylinderförmigen Patrone ist für die Aufnahme der schlauchartigen Stützhülle besonders gut geeignet. Die schlauchartige Stützhülle kann erfindungsgemäß auf die zylinderförmige Patrone aufgeschoben oder aufgezogen werden. Die auf die zylinderförmige Patrone aufgeschobene oder aufgezogene Stützhülle kann einfach wieder von der zylinderförmigen Patrone abgezogen werden. Auf diese Weise wird die Stützhülle dann der Vorratsvorrichtung entnommen. Zweckmäßigerweise wird die Stützhülle auf die zylinderförmige Patrone aufgebracht, bevor die zylinderförmige Patrone in die Deckplatte des Montagerahmens gehängt wird. Es ist erfindungsgemäß aber auch möglich, zuerst die zylinderförmige Patrone in die Deckplatte des Montagerahmens einzuhängen und dann die Stützhülle auf die zylinderförmige Patrone aufzuziehen oder aufzuschieben. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, für die Montage einer Vielzahl von Filterelementen in einer Filteranlage eine entsprechende Anzahl von zylinderförmigen Patronen mit aufgezogener Stützhülle vorzubereiten. So kann die Vorbereitung der Patronen abseits der Filteranlage erfolgen und die Montage der Filterelemente in der Filteranlage kann beschleunigt werden. Alternativ ist es erfindungsgemäß möglich, lediglich eine oder wenige zylinderförmige Patronen vorzusehen und diese erst vor Ort in der Filteranlage mit der Stützhülle zu bestücken. Die Stützhülle könnte dann noch als Rollenware zur Filteranlage transportiert werden, was den Transport vereinfacht. Vor Ort müsste die Stützhülle abgelängt und auf die zylinderförmige Patrone aufgebracht werden. Auch dies ist problemlos möglich.
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Der Außendurchmesser der zylinderförmigen Patrone (ohne Flansch) ist erfindungsgemäß vorzugsweise etwas kleiner als der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung der Deckplatte. Dann lässt sich die zylinderförmige Patrone (vorzugsweise mit aufgezogener Stützhülle) sicher in die kreisförmige Öffnung einführen. Für ein Filterelement mit rundem Querschnitt und 15 cm Außendurchmesser beträgt der Außendurchmesser der zylinderförmigen Patrone vorzugsweise etwa 23 cm und der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung beträgt vorzugsweise etwa 27 cm. Der Außendurchmesser des Flansches ist erfindungsgemäß größer (vorzugsweise beträgt er etwa 29 cm) als der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung. Dadurch wird die zylinderförmige Patrone durch den Flansch sicher in der Deckplatte gehalten. Die Stützhülle kann dann kontrolliert von der zylinderförmigen Patrone abgezogen werden, ohne dass die Gefahr bestünde, dass sich die zylinderförmige Patrone von der Deckplatte löst.
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Der Innendurchmesser der zylinderförmigen Patrone ist erfindungsgemäß vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Filterelements, insbesondere auch in dessen Kragenbereich. So kann sichergestellt werden, dass das gesamte Filterelement (einschließlich seines Kragenbereichs) durch die zylinderförmige Patrone geschoben werden kann. So kann das gesamte Filterelement mit der Stützhülle versehen und schließlich in der Kopfplatte einer Filteranlage montiert werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Montagehilfe kann die erfindungsgemäße Filteranordnung einfach und sicher in einer Filteranlage montiert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren hierfür umfasst die folgenden Schritte:
- - Aufsetzen des Montagerahmens auf einer Kopfplatte einer Filteranlage;
- - Aufziehen der Stützhülle auf die Vorratsvorrichtung;
- - Verschließen der Stützhülle an einem Ende;
- - Einsetzen der Vorratsvorrichtung in den Montagerahmen;
- - Einführen des Filterelements in die Vorratsvorrichtung;
- - Absenken des Filterelements, so dass das Filterelement die Stützhülle von der Vorratsvorrichtung abzieht und mitnimmt.
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Erfindungsgemäß können diese Schritte in der angegebenen Reihenfolge oder auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Beim Aufsetzen des Montagerahmens auf der Kopfplatte der Filteranlage wird dieser vorzugsweise über der Öffnung der Kopfplatte positioniert, in der das Filterelement angeordnet werden soll. Der Montagerahmen wird mit der Kopfplatte vorzugsweise lösbar verbunden. So kann sichergestellt werden, dass der Montagerahmen während des Montagevorgangs sicher in Position bleibt.
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Durch das Aufziehen der Stützhülle auf die Vorratsvorrichtung kann die für die Montage benötigte Länge bzw. Menge an Stützhülle auf der Vorratsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Dieser Verfahrensschritt kann erfindungsgemäß auch entfallen, wenn die Vorratsvorrichtung bereits mit einer Stützhülle versehen ist, beispielsweise weil die Vorratsvorrichtung bereits abseits der Filteranlage mit der Stützhülle versehen wurde.
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Erfindungsgemäß wird die Stützhülle an einem Ende verschlossen. Dazu wird vorzugsweise ein Stück der Stützhülle von der Vorratsvorrichtung abgezogen und beispielsweise mit einer Klammer, einer Klemme, oder einem Knoten verschlossen.
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Die Vorratsvorrichtung wird erfindungsgemäß in den Montagerahmen eingesetzt. Vorzugsweise geschieht dies nachdem die Stützhülle auf die Vorratsvorrichtung aufgezogen wurde und nachdem das untere Ende der Stützhülle verschlossen wurde.
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In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Filterelement in die Vorratsvorrichtung eingeführt. Dadurch wird das Filterelement in eine für die Montage geeignete Position gebracht.
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In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Filterelement dann so abgesenkt, dass das Filterelement die Stützhülle von der Vorratsvorrichtung abzieht und mitnimmt. Auf diese Weise wird das Filterelement beim Absenken in die Kopfplatte der Filteranlage automatisch mit der Stützhülle umhüllt. Dabei steht die Stützhülle vorzugsweise immer leicht unter Zug, so dass sie beim Absenken des Filterelements gedehnt wird und sich an das Filterelement anschmiegt. Die Stützhülle wird also in Längsrichtung gedehnt und zieht sich in Querrichtung zusammen, so dass sie sich in radialer Richtung eng an das Filterelement anlegt. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Stützhülle leicht in der Oberfläche des Filterelements verhakt und so dort verankert wird, so dass über einen weiten Bereich der Oberfläche des Filterelements hinweg ein Kraftschluss zwischen Filterelement und Stützhülle hergestellt wird. Das Filterelement wird dann vorzugsweise zusammen mit der Stützhülle, die das Filterelement vorzugsweise im Wesentlichen vollständig von außen umgibt, in der Kopfplatte der Filteranlage verankert. Damit ist die Montage der Filteranordnung abgeschlossen.
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Die erfindungsgemäße Montagehilfe ist auch für die Montage einer Filteranordnung mit einem mehrteiligen Filterelement besonders gut geeignet.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage einer Filteranordnung mit einem Filterelement, das mehrteilig ausgestaltet ist und mindestens ein erstes und ein zweites Teilstück aufweist, umfasst die folgenden Schritte:
- - Aufsetzen des Montagerahmens auf einer Kopfplatte einer Filteranlage;
- - Aufziehen der Stützhülle auf die Vorratsvorrichtung;
- - Verschließen der Stützhülle an einem Ende;
- - Einsetzen der Vorratsvorrichtung in den Montagerahmen;
- - Einführen des ersten Teilstücks in die Vorratsvorrichtung;
- - Absenken des ersten Teilstücks, so dass das erste Teilstück die Stützhülle von der Vorratsvorrichtung abzieht und mitnimmt;
- - Arretieren der Stützhülle, so dass das erste Teilstück über die Stützhülle im Montagerahmen gehalten wird;
- - Aufsetzen des zweiten Teilstücks auf das erste Teilstück;
- - Absenken des zweiten Teilstücks.
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Einige Schritte dieses Verfahrens entsprechen denen des soeben beschriebenen Verfahrens, so dass es keiner weiteren Erläuterung dieser Schritte bedarf.
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Eine Besonderheit des Verfahrens besteht aber darin, dass es erlaubt, das mehrteilige Filterelement erst vor Ort in der Filteranlage während der Montage zusammenzusetzen. Die erfindungsgemäße Montagehilfe unterstützt diesen Vorgang ganz erheblich. Dies ist besonders vorteilhaft, da vor Ort in einer Filteranlage oft sehr beengte Platzverhältnisse vorliegen, die das Hantieren mit langen Filterelementen schwierig oder sogar unmöglich machen.
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Sobald der Montagerahmen richtig positioniert ist und die Vorratsvorrichtung mit aufgezogener und am unteren Ende verschlossener Stützhülle in den Montagerahmen eingesetzt ist, kann der eigentliche Filterelementmontagevorgang beginnen.
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Dazu wird in einem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt das erste Teilstück des Filterelements in die Vorratsvorrichtung eingeführt. Dadurch wird das erste Teilstück für die Montage richtig positioniert.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird das erste Teilstück dann so abgesenkt, dass es die Stützhülle von der Vorratsvorrichtung abzieht und mitnimmt. Damit wird das erste Teilstück einerseits mit der Stützhülle umhüllt, andererseits durch die Stützhülle aber auch vor einem versehentlichen Abrutschen durch die Kopfplatte gehindert.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird die Stützhülle arretiert, so dass das erste Teilstück über die Stützhülle im Montagerahmen gehalten wird. Das erste Teilstück des Filterelements ist jetzt in dem Montagerahmen sicher fixiert und muss nicht mehr manuell gesichert werden. Über den Montagerahmen wird es sicher in Position gehalten.
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Dies vereinfacht es erheblich, in einem weiteren Verfahrensschritt das zweite Teilstück auf das erste Teilstück aufzusetzen. Da das erste Teilstück des Filterelements sicher fixiert ist, kann das zweite Teilstück des Filterelements genau und präzise auf das erste Teilstück aufgesetzt werden und anschließend sehr einfach ausgerichtet werden. Danach wird das zweite Teilstück vorzugsweise mit dem ersten Teilstück verbunden. Dazu kann es notwendig sein, einen Klebstoff auf eines oder beide Teilstücke aufzutragen oder Verbindungselemente wie Bolzen oder ähnliches in den Verbindungsbereich einzubringen. Auch dies ist einfach möglich, da das erste Teilstück sicher fixiert ist.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird das zweite Teilstück abgesenkt. Zweckmäßigerweise wird dieser Verfahrensschritt durchgeführt, nachdem das zweite Teilstück sicher mit dem ersten Teilstück verbunden wurde. Dann können beide Teilstücke gemeinsam einfach und sicher über die Montagehilfe abgesenkt werden.
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Auf diese Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ein modulares Filterelement in einer Filteranlage vor Ort während der Montage zusammenzusetzen und gleichzeitig mit einer Stützhülle zu versehen, die das fertig montierte Filterelement mechanisch entlastet und stabilisiert. Die erfindungsgemäße Stützhülle schützt das montierte Filterelement vor Beschädigungen und sichert es gleichzeitig für den Fall eines Totalversagens des Filterelements (Bruch des Filterelements) vor dem Absturz in die Filteranlage.
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Vorstehend wurden eine erfindungsgemäße Filteranordnung, eine erfindungsgemäße Montagehilfe dafür, sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage einer Filteranordnung mittels Montagehilfe beschrieben. Die dabei beschriebenen Merkmale der Erfindung betreffen alle drei Aspekte der Erfindung gleichermaßen, unabhängig davon, in welchen Zusammenhang sie im Einzelnen beschrieben wurden.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1: eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Filteranordnung mit Filterkerze (mineralfaserbasiertem Filterelement) und Stützhülle, wobei die Filterkerze einteilig ausgeführt ist;
- 2: eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Filteranordnung mit Filterkerze (mineralfaserbasiertem Filterelement) und Stützhülle, wobei die Filterkerze mehrteilig ausgeführt ist;
- 3: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Stützhülle, die als Gestrick ausgeführt ist;
- 4: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Montagehilfe für eine Filteranordnung;
- 5: eine Detailansicht eines Ausschnitts der Montagehilfe gemäß 4;
- 6: eine schematische Darstellung einer Filteranlage mit erfindungsgemäßen Filteranordnungen.
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1 zeigt eine Schnittansicht (nicht maßstabsgetreu) einer erfindungsgemäßen Filteranordnung, die eine Filterkerze 1 (mineralfaserbasiertes Filterelement) und eine Stützhülle 2 umfasst. Die Filterkerze 1 ist einteilig ausgeführt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Filterkerze 1 um eine keramische Filterkerze. Wie 1 zeigt, ist die Stützhülle 2 schlauchartig ausgebildet und so auf die Filterkerze 1 aufgezogen, dass die Stützhülle 2 die Filterkerze 1 rundum, also entlang des gesamten Umfangs des zylinderförmigen Grundkörpers der Filterkerze 1, umgibt. Die Stützhülle 2 ist aus einem flächigen dehnbaren Material gefertigt und schmiegt sich deshalb an die Filterkerze 1 an. Am unteren Ende der Filteranordnung ist die Stützhülle 2 mit einer Klammer 20 verschlossen. Vorzugsweise wurde die Stützhülle 2 aus einem Schlauchstück mit zwei offenen Enden gefertigt. Ein Ende dieses Schlauchstücks wurde dann mit der Klammer 20 verschlossen und die so entstandene Stützhülle 2 wurde dann auf die Filterkerze 1 aufgezogen.
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Die Filterkerze 1 weist einen Kragenbereich 110 auf, in dem der Filterkörper der Filterkerze 1 flanschartig verbreitert ist. Über diesen Kragenbereich kann die Filterkerze 1 in eine Kopfplatte einer Filteranlage eingehängt werden. Durch dieses Einhängen wird die Stützhülle 2 an den Kragenbereich 110 gepresst, so dass sie, wie in 1 gezeigt, auch im Kragenbereich dicht an der Filterkerze 1 anliegt. Es ist üblich, den Bereich zwischen Kragenbereich 110 und Kopfplatte über eine Dichtung abzudichten. Dazu wird vor der Montage der Filterkerze 1 in der Filteranlage eine ringförmige Dichtung auf die Filterkerze 1 aufgezogen. Die erfindungsgemäße Filteranordnung hat den Vorteil, dass diese Dichtung durch die Stützhülle 2 an der richtigen Position, also im Kragenbereich 110, gehalten wird. Die Stützhülle 2 verhindert, dass die Dichtung an der Filterkerze 1 entlang nach unten rutscht. Mit der erfindungsgemäßen Filteranordnung lässt sich somit leicht ein montagefertiges Modul erstellen. Dazu wird zunächst die ringförmige Dichtung von unten auf die Filterkerze 1 aufgeschoben und dann nach oben verschoben, bis sie am Kragenbereich 110 anliegt. Anschließend wird die Stützhülle 2 auf die Filterkerze 1 aufgezogen. Die Stützhülle 2 sichert dann die Dichtung und hält sie im Kragenbereich 110 fest. Dieses montagefertige Modul kann abseits der Filteranlage zusammengesetzt werden und muss dann für die Montage lediglich zu der Filteranlage transportiert werden. Auch während des Transports wird die Stützhülle 2 verhindern, dass die Dichtung verrutscht oder abhandenkommt. In der Filteranlage muss das montagefertige Modul dann nur noch in die Kopfplatte der Filteranlage eingehängt und dort befestigt werden.
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2 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Filteranordnung mit Filterkerze 1 und Stützhülle 2 analog zu 1, wobei die Filterkerze 1 jedoch mehrteilig ausgeführt ist. Die Filterkerze 1 besteht bei dieser Ausführungsform der Erfindung aus drei Teilstücken, nämlich aus einem ersten Teilstück 101, einem zweiten Teilstück 102 und einem dritten Teilstück 103. Das erste Teilstück 101 ist über einen ersten Verbindungsbereich 104 mit dem zweiten Teilstück 102 verbunden und das zweite Teilstück 102 ist über einen zweiten Verbindungsbereich 105 mit dem dritten Teilstück 103 verbunden. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Verbindungsbereiche 104 und 105 stufenartig gestaltet, wodurch sich eine sichere und passgenaue Verbindung der Teilstücke erzielen lässt. Die Verbindungsbereiche 104 und 105 können erfindungsgemäß aber auch anders, insbesondere ohne Stufe, gestaltet sein.
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Das erste Teilstück 101 der Filterkerze hat im Wesentlichen die Form eines oben und unten offenen Hohlzylinders. An seinem oberen Ende ist das erste Teilstück 101 verbreitert und weist dort den flanschartigen Kragenbereich 110 auf. Das zweite Teilstück 102 ähnelt dem ersten Teilstück 101, weist jedoch keinen Kragenbereich 110 auf. Das zweite Teilstück 102 ist oben und unten offen. Das dritte Teilstück 103 wiederum ähnelt dem zweiten Teilstück 102, ist jedoch am unteren Ende geschlossen. Zweckmäßigerweise ist das dritte Teilstück 103 wie in 2 gezeigt so gestaltet, dass es einen geschlossenen Bodenbereich und einen Wandbereich aufweist, die beide aus Filtermaterial bestehen und nahtlos miteinander verbunden sind bzw. ineinander übergehen. Auf diese Weise lässt sich die Filterfläche der Filterkerze 1 maximieren.
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Die in 2 gezeigte modulare Filterkerze 1 wird zweckmäßigerweise in Teilstücken zur Filteranlage transportiert, da sich die einzelnen Teilstücke deutlich leichter und sicherer transportieren lassen, als die fertig zusammengesetzte, lange Filterkerze. Die Filterkerze muss dann in der Filteranlage vor Ort zusammengesetzt und montiert werden. Dies wird durch die Stützhülle 2 der erfindungsgemäßen Filteranordnung und durch die erfindungsgemäße Montagehilfe deutlich vereinfacht.
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3 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Stützhülle, die als Gestrick 21 ausgeführt ist. Das Gestrick 21 weist eine bestimmte Maschenteilung 22 und eine bestimmte Maschenlänge 23 auf. Erfindungsgemäß bevorzugte Werte für die Maschenteilung 22 und für die Maschenlänge 23 wurden weiter oben bereits angegeben. Das Gestrick 21 ist aus Draht 24 gefertigt. Das erfindungsgemäße Gestrick 21 weist eine hohe Luftdurchlässigkeit und einen geringen Strömungswiderstand auf und hat vorzugsweise eine grobmaschige Struktur. Durch seine Maschenstruktur ist das Gestrick 21 dehnbar, so dass sich die aus dem Gestrick 21 gefertigte Stützhülle gut an eine Filterkerze anschmiegen kann. Der Draht 24 ist vorzugsweise ein Metalldraht. Hinsichtlich seiner Abmessungen und bezüglich weiterer geeigneter Materialien sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Grundsätzlich weisen eine keramische Filterkerze und ein Stützkörper aus Metall, beispielsweise einem einfachen Stahl, sehr unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Dies kann in einer Filteranlage zu Problemen führen, so dass zum Teil Sonderstähle mit besonders geringer thermischer Ausdehnung zum Einsatz kommen müssen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dies bei der vorliegenden Erfindung mit der Stützhülle aus einem flächigen dehnbaren Material nicht der Fall ist. Dies ist auf die geringe Direktionalität des flächigen dehnbaren Materials, das erfindungsgemäß beispielsweise als Gestrick gemäß 3 ausgeführt sein kann, zurückzuführen. Die erfindungsgemäße Stützhülle kann daher aus einem sehr preiswerten Standardstahl hergestellt werden. Ihre thermische Ausdehnung wird insgesamt trotzdem so gering ausfallen, dass sie praktisch keine Rolle spielt.
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4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Montagehilfe für eine Filteranordnung. Die Montagehilfe umfasst einen Montagerahmen 3, der in einem Befestigungsbereich 30 mit der Kopfplatte 4 einer Filteranlage verbunden ist. Der Befestigungsbereich 30 ist in 5 im Detail dargestellt.
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5 zeigt eine Detailansicht eines Ausschnitts der Montagehilfe gemäß 4. Am unteren Ende des Montagerahmens 3 ist ein Verbindungswinkel 31 angebracht, über den sich der Montagerahmen einfach, sicher und lösbar mit der Kopfplatte 4 der Filteranlage verbinden lässt. Rund um die Öffnung der Kopfplatte 4, in der die Filterkerze eingehängt wird, sind mehrere Stehbolzen 40 angeordnet, die vorzugsweise mit einem Gewinde versehen sind. Üblicherweise dienen diese Stehbolzen dazu, über der in die Öffnung der Kopfplatte 4 eingehängten Filterkerze eine Niederhalteplatte anzubringen, über die die Filterkerze von oben auf die Kopfplatte 4 gedrückt wird und im Betrieb niedergehalten wird. Der Verbindungswinkel 31 der erfindungsgemäßen Montagehilfe weist nun in seinem unteren Schenkel eine Öffnung auf, die so dimensioniert ist, dass der Stehbolzen 40 durch die Öffnung geführt werden kann, so dass der Verbindungswinkel 31 mittels einer Mutter 41 über den Stehbolzen 40 lösbar an der Kopfplatte 4 fixiert werden kann.
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Wie nun wiederum in 4 weiter gezeigt ist, ist auf dem Montagerahmen 3 der erfindungsgemäßen Montagehilfe vorzugsweise eine Deckplatte 10 angeordnet. Die Deckplatte 10 weist eine zentrale Öffnung 11 auf, die vorzugsweise kreisförmig ausgebildet ist und so dimensioniert ist, dass die Filterkerze 1 mitsamt ihres Kragenbereichs 110 entlang der Längsachse der Filterkerze 1 durch die zentrale Öffnung 11 geschoben werden kann. Der Montagerahmen 3 ist so auf der Kopfplatte 4 positioniert, dass sich die zentrale Öffnung 11 der Deckplatte 10 mittig über dem Loch der Kopfplatte 4 befindet, in das die Filterkerze 1 eingehängt werden soll.
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Die in 4 gezeigte Montagehilfe umfasst des Weiteren eine Vorratsvorrichtung 6, die in die Deckplatte 10 des Montagerahmens 3 eingesetzt ist. Die Vorratsvorrichtung 6 ist als zylinderförmige Patrone 60 ausgebildet, die einen Flansch 61 aufweist. Die Vorratsvorrichtung 6 hat also im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders, an dessen oberem Ende ein Flansch 61 angeordnet ist. Der Außendurchmesser der zylinderförmigen Patrone 60 ist so dimensioniert, dass die zylinderförmige Patrone 60 in die kreisförmige zentrale Öffnung 11 der Deckplatte 10 eingeführt werden kann. Die Vorratsvorrichtung 6 wird dann durch den Flansch 61 in der Deckplatte 10 gehalten. Die Vorratsvorrichtung 6 kann somit in die Deckplatte 10 des Montagerahmens 3 eingehängt werden.
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Auf der Vorratsvorrichtung 6 ist die Stützhülle 2 bevorratet. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Stützhülle 2 auf die zylinderförmige Patrone 60 aufgezogen. Da die Stützhülle schlauchartig ausgebildet ist und aus einem flächigen dehnbaren Material gefertigt ist, kann sie auf der zylinderförmigen Patrone 60 so zusammengeschoben werden, dass die gesamte Stützhülle 2 auf der zylinderförmigen Patrone 60 Platz findet. Für eine Stützhülle für eine Filterkerze von 6 m Länge reicht beispielsweise eine zylinderförmige Patrone mit einer Länge von 40 cm bis 50 cm aus. Die Gesamthöhe der Montagehilfe beträgt dann vorzugsweise etwa 70 cm. Die auf die zylinderförmige Patrone 60 der Vorratsvorrichtung 6 aufgezogene Stützhülle 2 kann der Vorratsvorrichtung 6 einfach dadurch entnommen werden, dass die Stützhülle 2 von der zylinderförmigen Patrone 60 abgezogen wird. Dies kann ganz gezielt erfolgen, indem die Stützhülle 2 leicht nach unten gezogen wird, so dass sie Stück für Stück von der zylinderförmigen Patrone 60 abgezogen wird. Vorteilhafterweise ist die zylinderförmige Patrone 60 so dimensioniert, dass sie mit aufgezogener Stützhülle 2 in die kreisförmige Öffnung 11 der Deckplatte 10 eingeführt werden kann.
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Die in 4 gezeigte Montagehilfe weist ferner eine Arretiervorrichtung 7 auf, durch die die Stützhülle 2 an der Vorratsvorrichtung 6 und damit die Filterkerze 1 in dem Montagerahmen 3 arretierbar ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist die Arretiervorrichtung 7 Schwenkhebel 8 und Presselemente 9 auf, die so ausgebildet sind, dass über ein Verschwenken der Schwenkhebel 8 die Stützhülle 2 durch die Presselemente 9 auf die Vorratsvorrichtung 6 pressbar ist. Die Schwenkhebel 8 sind so ausgebildet, dass sie entlang der Verschwenkrichtung 80 verschwenkt werden können. Das Presselement 9 ist über eine Hebelmechanik mit dem Schwenkhebel 8 verbunden, die so ausgeführt ist, dass ein Verschwenken des Schwenkhebels entlang der Verschwenkrichtung 80 zu einem Verschieben des Presselements 9 entlang der Verschieberichtung 90 führt. Wenn das Presselement entlang der Verschieberichtung 90 verschoben wird, wird es entweder von außen auf die zylinderförmige Patrone 60 zu- oder von dieser wegbewegt. So lässt sich über das Presselement 9 die Stützhülle 2 auf die zylinderförmige Patrone 60 pressen. Bei der in 4 gezeigten Anordnung muss zum Anpressen der Stützhülle 2 der Schwenkhebel 8 nach unten verschwenkt werden und zum Lösen bzw. Freigeben der Stützhülle 2 nach oben.
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Über den Schwenkhebel 8 und die Hebelmechanik lässt sich vorzugsweise genau dosieren, mit welchem Druck das Presselement 9 die Stützhülle 2 auf die zylinderförmige Patrone 60 drückt. Auf diese Weise kann eingestellt werden, welche Kraft benötigt wird, um die Stützhülle von der zylinderförmigen Patrone 60 abzuziehen und somit der Vorratsvorrichtung 60 zu entnehmen. Vorzugsweise ist der Schwenkhebel 8 in jeder Stellung arretierbar. So lässt sich sicherstellen, dass eine bestimmte Einstellung der Arretiervorrichtung 7 dauerhaft beibehalten wird.
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Die in 4 gezeigte Montagehilfe erleichtert die Montage der erfindungsgemäßen Filteranordnung in einer Filteranlage. Dabei erleichtert die Montagehilfe einerseits die Montage der Filterkerze und versieht andererseits die Filterkerze während der Montage automatisch mit der Stützhülle. Im Folgenden wird beschrieben, wie die Montage einer erfindungsgemäßen Filteranordnung mithilfe der Montagehilfe gemäß 4 erfindungsgemäß erfolgen kann.
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Zunächst wird der Montagerahmen 3 auf die Kopfplatte 4 der Filteranlage aufgesetzt und in einer geeigneten Position fixiert. Dann wird die Stützhülle 2 auf die zylinderförmige Patrone 60 der Vorratsvorrichtung 6 aufgezogen und das untere Ende der Stützhülle 2 wird beispielsweise mittels einer Klammer verschlossen. Die mit der Stützhülle 2 versehene Vorratsvorrichtung 6 wird dann mit ihrem Flansch 61 in die kreisförmige Öffnung 11 der Deckplatte 10 des Montagerahmens 3 eingehängt. Mit den Schwenkhebeln 8 kann nun eingestellt werden, welche Kraft benötigt wird, um die Stützhülle 2 von der zylinderförmigen Patrone 60 abzuziehen. Vorteilhafterweise werden die Schwenkhebel 8 so justiert, dass die Gewichtskraft der Filterkerze 1 gerade nicht ausreicht, um die Stützhülle 2 von der zylinderförmigen Patrone 60 abzuziehen. In einem nächsten Schritt wird nun die Filterkerze 1 mit ihrem geschlossenen Ende voran von oben in die kreisförmige Öffnung 11 der Deckplatte 10 eingeführt. Dadurch wird die Filterkerze 1 im Inneren der zylinderförmigen Patrone 60 positioniert.
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Die Filterkerze 1 wird dann abgesenkt, bis sie mit dem unteren verschlossenen Ende der Stützhülle 2 in Kontakt kommt. Nun wird die Filterkerze 1 noch weiter abgesenkt, wodurch die Stützhülle 2 zunächst gedehnt wird. Wird die Filterkerze 1 weiter abgesenkt, fängt sie irgendwann an, die Stützhülle 2 von der zylinderförmigen Patrone 60 nach unten abzuziehen und mitzunehmen. Wenn die Schwenkhebel 8 wie beschrieben so justiert wurden, dass die Gewichtskraft der Filterkerze 1 nicht ausreicht, um die Stützhülle 2 von der zylinderförmigen Patrone 60 abzuziehen, muss die Filterkerze 1 mit einer zusätzlichen Kraft nach unten gedrückt werden, um sie weiter durch den Montagerahmen in die Öffnung in der Kopfplatte 4 abzusenken, in die die Filterkerze 1 eingehängt werden soll. Auf diese Weise lässt sich das Absenken der Filterkerze 1 genau steuern. Wenn die Filterkerze 1 nicht mehr nach unten gedrückt wird (also nur noch die Gewichtskraft der Filterkerze 1 nach unten auf die Stützhülle 2 wirkt), senkt sich die Filterkerze 1 nicht mehr weiter ab, sondern wird durch die Stützhülle 2 in der aktuellen Position gehalten.
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Die Filterkerze 1 wird schließlich so weit abgesenkt, bis ihr Kragenbereich 110 auf der Kopfplatte 4 aufsitzt. Die Filterkerze 1 ist nun wie gewünscht in die Kopfplatte 4 eingehängt. Während des Absenkens wurde die Filterkerze 1 über die Montagehilfe automatisch mit der Stützhülle 2 versehen. Die Filterkerze 1 ist nun rundum von der schlauchartigen Stützhülle 2 umhüllt. Wenn die Filterkerze 1 vollständig abgesenkt ist, so dass der Kragenbereich 110 auf der Kopfplatte 4 aufliegt, wird der obere Endbereich der Stützhülle 2 zwischen dem Kragenbereich 110 und der Kopfplatte 4 eingeklemmt. Dadurch wird die Stützhülle 2 fixiert. Der oben überstehende Bereich der Stützhülle 2 kann dann entweder entfernt werden, oder er wird nach innen umgelegt, so dass er auf der Oberseite des Kragenbereichs 110 endet oder sogar bis ins Innere der Filterkerze 1 reicht, so dass er den Kragenbereich 110 auch von oben abdeckt. Bei der letztgenannten Variante wird im Inneren der Filterkerze 1 im oberen Endbereich vorzugsweise eine Schutzhülse, beispielsweise eine Metallschutzhülse, angeordnet, die den Filterkörper vor Beschädigungen durch die Drahtenden der Stützhülle 2 schützt. Wenn die Filterkerze 1 mittels einer Niederhalteplatte an der Kopfplatte 4 fixiert wird, wird der umgelegte Stützhüllenabschnitt zwischen der Niederhalteplatte und dem Kragenbereich eingeklemmt, wodurch die Stützhülle weiter fixiert wird (vgl. 6).
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Die fertig montierte Filteranordnung weist eine Filterkerze 1 auf, die auf ihrer Außenseite rundum von einer schlauchartigen Stützhülle 2 umgeben ist, die unter leichtem Zug auf die Filterkerze 1 aufgezogen wurde und sicher an der Kopfplatte 4 fixiert ist. Damit entlastet die Stützhülle 2 die Filterkerze 1 mechanisch und stabilisiert diese. Auf diese Weise wird die Filterkerze in der erfindungsgemäßen Filteranordnung während des Betriebs in einer Filteranlage vor Beschädigungen geschützt.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Filteranordnung besteht darin, dass durch die Stützhülle verhindert werden kann, dass eine Beschädigung der Filterkerze zum Totalversagen der Filterkerze führt. Beim Betrieb einer Filteranlage kann es vorkommen, dass eine Filterkerze durch das Auftreten hoher Belastungen (beispielsweise beim Abreinigen, aufgrund prozessbedingter Druckschwankungen, oder aufgrund starker Schwingungen der gesamten Filteranlage) beschädigt wird, so dass z.B. eine kleine Fehlstelle im Filterkörper entsteht. Es besteht dann die Gefahr, dass das Eigengewicht der Filterkerze (ohne Stützhülle), die ja nur über den Kragenbereich in der Kopfplatte aufgehängt ist, dazu führt, dass sich die Fehlstelle auch ohne weitere schädliche Einwirkungen vergrößert. So kann ein kleines Loch oder ein Riss im Filterkörper immer weiter wachsen und den Filterkörper so stark schwächen, dass die Filterkerze auseinanderbricht. Der untere Teil der Filterkerze stürzt dann in die Filteranlage ab, was einerseits zu Beschädigungen der Filteranlage führen kann, andererseits aber dazu führt, dass ein sehr großes Loch entsteht (Innendurchmesser der Filterkerze), durch das ungefiltertes Gas in großen Mengen von der Rohgasseite auf die Reingasseite der Filteranlage gelangen kann. Dies führt zu einer starken Verschmutzung der Filteranlage, die sich nur durch eine zeit- und kostenintensive Reinigung der Filteranlage wieder beheben lässt.
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Da in der erfindungsgemäßen Filteranordnung die Filterkerze durch die Stützhülle mechanisch entlastet und stabilisiert wird, kann verhindert werden, dass eine kleine Fehlstelle der Filterkerze immer weiter wächst. Denn die Filterkerze hängt nun nicht mehr mit ihrem gesamten Eigengewicht am Kragenbereich, sondern wird über ihre gesamte Länge hinweg durch die Stützhülle abgestützt. Dadurch wird die Kraft, die auf den Filterkörper im Bereich der Fehlstelle nach unten wirkt, reduziert. Die Fehlstelle wächst deshalb nicht weiter. Durch die mechanische Stabilisierung der Filterkerze kann es sogar dazu kommen, dass sich die Fehlstelle im Lauf der Zeit wieder durch abgelagerten Staub zusetzt. Die Stützhülle der erfindungsgemäßen Filteranordnung kann somit zur Selbstheilung der Filterkerze führen.
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Mit der erfindungsgemäßen Montagehilfe lässt sich auch die Montage einer modularen bzw. mehrteiligen Filterkerze erheblich vereinfachen. Auch dies soll anhand von 4 erläutert werden.
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Zunächst wird wiederum der Montagerahmen 3 auf der Kopfplatte 4 befestigt, die Stützhülle 2 auf die zylinderförmige Patrone 60 aufgezogen, das untere Ende der Stützhülle 2 verschlossen, und die Vorratsvorrichtung 6 in die Deckplatte 10 eingehängt. Dann wird das erste Teilstück der Filterkerze in die Vorratsvorrichtung 6 eingesetzt. Anschließend wird es durch die zylinderförmige Patrone 60 hindurch abgesenkt, bis der Bodenbereich des ersten Teilstücks mit der Stützhülle 2 in Kontakt kommt. Wenn das erste Teilstück nun weiter abgesenkt wird, wird die Stützhülle 2 zunächst gedehnt und schließlich nach und nach von der zylinderförmigen Patrone 60 abgezogen und von dem ersten Teilstück mitgenommen. Das erste Teilstück wird vorteilhafterweise so weit abgesenkt, bis sich sein oberer Randbereich etwas oberhalb der Deckplatte 10 befindet. In dieser Stellung wird das erste Teilstück vorteilhafterweise fixiert, indem die Stützhülle 2 über die Arretiervorrichtung 7 mittels Schwenkhebeln 8 und Presselementen 9 arretiert wird, so dass das erste Teilstück über die Stützhülle 2 im Montagerahmen 3 gehalten wird. Anschließend kann bequem das zweite Teilstück der Filterkerze auf das erste Teilstück aufgesetzt und wie benötigt ausgerichtet werden. Dieser Schritt wird erheblich dadurch erleichtert, dass das erste Teilstück sicher im Montagerahmen 3 fixiert ist.
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Sobald das zweite Teilstück korrekt ausgerichtet ist, kann es mit dem ersten Teilstück verbunden werden, beispielsweise über Verbindungsbolzen. Es ist auch möglich, das zweite Teilstück mit dem ersten Teilstück zu verkleben. Dazu kann es nötig sein, vor dem Aufsetzten des zweiten Teilstücks das erste Teilstück bereits mit Klebstoff zu versehen. Auch dies ist einfach möglich, da das erste Teilstück sicher fixiert ist. Durch Verbinden des zweiten Teilstücks mit dem ersten Teilstück ist ein längerer Filterkörper entstanden. Wenn nun die Arretiervorrichtung 7 wieder gelöst wird, kann auch das zweite Teilstück abgesenkt werden. Da das zweite Teilstück nun fest mit dem ersten Teilstück verbunden ist, wird dabei auch das erste Teilstück weiter abgesenkt und dadurch wieder die Stützhülle 2 nach und nach von der zylinderförmigen Patrone 60 abgezogen.
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Dieser Vorgang lässt sich leicht mit weiteren Teilstücken der Filterkerze wiederholen. Auf diese Weise lassen sich modulare Filterkerzen praktisch beliebiger Länge sicher und einfach vor Ort in einer Filteranlage zusammensetzen und zugleich in der Filteranlage montieren.
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6 zeigt schließlich eine schematische Prinzipdarstellung (nicht maßstabsgetreu und stark vereinfacht) einer Filteranlage 5 mit erfindungsgemäßen Filteranordnungen. Die Filteranlage 5 weist eine Rohgasseite 50 und eine Reingasseite 51 auf, die durch die Kopfplatte 4 und die darin eingehängten Filterkerzen 2 voneinander getrennt sind. Über den Gaseinlass 52 kann auf der Rohgasseite 50 Gas in die Filteranlage 5 einströmen und über den Gasauslass 53 kann auf der Reingasseite 51 Gas aus der Filteranlage 5 ausströmen. Im Betrieb der Filteranlage 5 wird durch einen Saugzug bzw. einen starken Ventilator auf der Reingasseite 51 ein Unterdruck erzeugt, so dass über den Gaseinlass 52 Gas in die Rohgasseite 50 der Filteranlage 5 gesaugt wird. Um auf die Reingasseite 51 zu gelangen, muss das Gas die Filterkerzen 1 passieren. Dabei werden die im Gas mitgeführten Partikeln an der Oberfläche der Filterkerzen 1 abgeschieden. Das gereinigte Gas verlässt die Filteranlage 5 über den Gasauslass 53.
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Die in 6 gezeigte Filteranlage 5 umfasst zwei erfindungsgemäße Filteranordnungen mit Filterkerzen 1 und Stützhüllen 2. In der Praxis weisen Filteranlagen eine weitaus größere Zahl von Filterkerzen auf, typischerweise etwa einige hundert Stück. Kleine Filteranlagen weisen etwa 10 Filterkerzen auf, extrem große sogar bis zu 10000 Stück. Wie in 6 gezeigt ist, werden die Filterkerzen 1 und die Stützhüllen 2 der erfindungsgemäßen Filteranordnung vorzugsweise durch eine Niederhalteplatte 54 in der Filteranlage 5 fixiert. Die Niederhalteplatte 54 ist über die Stehbolzen 40 mit der Kopfplatte 4 verbunden. Die Stehbolzen 40 weisen vorzugsweise ein Gewinde auf, so dass die Niederhalteplatte 54 einfach mittels Muttern 41 über der Filterkerze 1 festgeschraubt werden kann. Auf den Stehbolzen 40 können auch Abstandshülsen 42 angeordnet sein, über die der minimale Abstand zwischen Niederhalteplatte 54 und Kopfplatte 4 festgelegt werden kann, so dass verhindert werden kann, dass die Niederhalteplatte 54 zu fest nach unten gepresst wird, wodurch Beschädigungen der Filterkerzen 1 vermieden werden können. Die Stützhülle 2 ist zwischen dem Kragenbereich der Filterkerze und der Kopfplatte 4 und vorzugsweise zusätzlich zwischen dem Kragenbereich und der Niederhalteplatte 54 eingeklemmt und somit ebenfalls fixiert. Vorzugsweise ist zwischen Kragenbereich und Kopfplatte 4 noch ein Dichtungsring angeordnet (in 6 nicht gezeigt). Dieser kann erfindungsgemäß entweder unterhalb der Stützhülle 2 (also zwischen Stützhülle 2 und Kopfplatte 4) oder, besonders bevorzugt, oberhalb der Stützhülle 2 (also zwischen Stützhülle 2 und Kragen) angeordnet sein.
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Die Niederhalteplatten 54 können erfindungsgemäß so ausgelegt sein, dass für jede einzelne Filterkerze 1 eine eigene Niederhalteplatte 54 vorgesehen ist, oder dass über eine einzelne Niederhalteplatte 54 mehrere, beispielsweise vier, Filterkerzen 1 gemeinsam fixiert werden können. In der in 6 dargestellten Filteranlage werden die Filterkerzen 1 über die Stützhüllen 2 in der erfindungsgemäßen Filteranordnung sicher gehalten und stabilisiert. Die Montage der Filteranordnungen erfolgt zweckmäßigerweise mithilfe der erfindungsgemäßen Montagehilfe, besonders bevorzugt mittels des erfindungsgemäßen Montageverfahrens.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filterkerze/mineralfaserbasiertes Filterelement
- 2
- Stützhülle
- 3
- Montagerahmen
- 4
- Kopfplatte
- 5
- Filteranlage
- 6
- Vorratsvorrichtung
- 7
- Arretiervorrichtung
- 8
- Schwenkhebel
- 9
- Presselement
- 10
- Deckplatte
- 11
- kreisförmige Öffnung
- 20
- Verschlusselement
- 21
- Gestrick
- 22
- Maschenteilung
- 23
- Maschenlänge
- 24
- Draht
- 30
- Befestigungsbereich des Montagerahmens
- 31
- Verbindungswinkel
- 40
- Stehbolzen mit Gewinde
- 41
- Mutter
- 42
- Abstandshülse
- 50
- Rohgasseite
- 51
- Reingasseite
- 52
- Gaseinlass
- 53
- Gasauslass
- 54
- Niederhalteplatte
- 60
- zylinderförmige Patrone
- 61
- Flansch
- 80
- Verschwenkrichtung des Schwenkelements 8
- 90
- Verschieberichtung des Presselements 9
- 101
- erstes Teilstück
- 102
- zweites Teilstück
- 103
- drittes Teilstück
- 104
- erster Verbindungsbereich
- 105
- zweiter Verbindungsbereich
- 110
- Kragenbereich
