DE8620832U1 - Dust or soot filter - Google Patents

Dust or soot filter

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Description

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Staub- öder RußfilterDust or soot filter

Die Erfindung betrifft ein Staub- oder Rußfilter für Abgase von Kraftwerken, Verbrennungsanlagen, Motoren und dergleichen.The invention relates to a dust or soot filter for Exhaust gases from power plants, incinerators, engines and like that.

In bekannter Weise werden zur Beseitigung von Stäuben Schlauch- oder Taschenfilter aus Textilgeweben in vielfältiger Form benutzt. Bei höheren Temperaturen setzt man auch Keramikfasern ein.In a known manner, bag or pocket filters made of textile fabrics are used to remove dust used in various forms. Ceramic fibers are also used at higher temperatures.

Die bekannten Filter erfüllen nicht alle in der Praxis auftretenden Forderungen. Insbesondere reicht die mechanische Stabilität dann nich" aus, wenn sehr hohe Durchströmungsgeschwindigkeiten vorhanden sind oder auch zum periodischen Reinigen der Filter ein Rückblasen unter hohem Druck erfolgen soll.The known filters do not meet all the requirements that arise in practice. In particular, that is enough mechanical stability is not sufficient if very high flow velocities are present or also To periodically clean the filters, blow back under high pressure.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde., ein Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei hohen Temperaturen mechanisch so stabil ist, daß hohe Durchströmungsgeschwindigkeiten beherrscht werden können und ein Rückblasen unter hohem Druck möglich ist. Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstensThe invention is accordingly based on the object. To create a filter of the type mentioned, which is so mechanically stable even at high temperatures that high flow velocities can be mastered and blowback under high pressure is possible. The solution is characterized in that at least

ein Filterelement in Form eines aus Keramikschaum ]a filter element in the form of a ceramic foam]

bestehenden Hohlzylinders verwendet wird. Dabei werdenexisting hollow cylinder is used. Be there

unter "Hohlzylinder11 neben solchen mit Kreisquerschnitten | auch solche verstanden, bei denen der Außen- und/oder j"Hollow cylinders 11, in addition to those with circular cross-sections | also include those in which the outer and / or j

Innenquerschnitt von der Kreisform abweicht, beispielsweise elliptisch, quadratisch oder beliebig anders ausgebildet ist.Inner cross-section deviates from the circular shape, for example elliptical, square or any other shape is.

Keramikschaum ist an sich bekannt (US-PS 3 090 094). Zu seiner Herstellung wird ein offenporiger Schaumstoff mit einer Aufschlämmung eines feinteiligen keramischen Materials getränkt, dann durch Quetschen von überschüssigem Keramikmaterial befreit, so daß die feinen Stäbchen des offenporigen Schaumstoffs nur mit einer dünnen Keramikhülle umgeben sind, dann getrocknet und anschließendCeramic foam is known per se (US Pat. No. 3,090,094). An open-cell foam is used for its production impregnated with a slurry of a finely divided ceramic material, then by squeezing excess Ceramic material freed, so that the fine rods of the open-pore foam with a thin one Ceramic shell are surrounded, then dried and subsequently

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gebrannt. Dabei verbrennt das Schaumstoffmatefiai, das nur als Stützkörper gedient hat, Und es bleibt ein keramischer Schaum zurück, der die Form des organischen Schaumstoffes hat. Ein Hohlzylinder aus einem solchen Keramikschaum ist bei großer Oberfläche außerordentlich | stabil und widersteht auch hohen Kräften, die bei hoher Geschwindigkeit der durchströmenden Abgase sowie insbesondere beim Rückblasen mit Drücken bis zu 20 bar auftreten. Zur Erzielung hoher Filterquerschnitte lassen sich solche Höhlzylinder beispielsweise mit einer Lange von 500 mm und einem Außendurchmesser von 100 mm und mehr herstellen .burned. The foam material burns up has only served as a support body, and it remains one ceramic foam, which has the shape of the organic foam. A hollow cylinder made from one of these Ceramic foam is extraordinary with a large surface | stable and also withstands high forces at high speed of the exhaust gases flowing through as well in particular occur when blowing back with pressures of up to 20 bar. Leave to achieve high filter cross-sections Such hollow cylinders, for example, have a length of 500 mm and an outside diameter of 100 mm and more produce .

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So besteht zur Erhöhung des Filterquerschnittes insbesondere die Möglichkeit, zwei oder mehrere Filterelemente axial und fluchtend aneinanderzusetzen, wobei zwischen den Filterelementen Ringe aus elastischem, hitzebeständigem Material , insbesondere faserigem Kunst- \ stoffmaterial, angeordnet werden und die Filterelemente I mit Hilfe von achsparallelen Stangen zwischen eine Endscheiben und einen Endring eingespannt sind. Die Ringe I aus elastischem, hitzebeständigem Material gleichen die | unterschiedlichen Ausdehnungen der Keramik-Hohlzylinder auf der einen Seite und der Einspannstangen aus Stahl aus, so daß auch bei den hohen Temperaturunterschieden zwischen heißen Abgasen und kalter Rückblasluft keine Brüche oder andere Beschädigungen auftreten. Es können auf diese Weise bis etwa maximal acht Filterelemente gestapelt werden. Wenn einer Vielzahl solcher zusaTimengesetzter Filter parallel in einer Filterkammer angeordnet wird, lassen sich auch große Abgasmengen von Kraftwerken beherrschen. Die Filterkammer wird periodisch unter | hohem Druck rückgeblasen, wobei die eingefangenen Stäube | auf den Boden der Kammer fallen und ausgetragen werden |Further developments of the invention are the subject of the subclaims. Thus, to increase the filtering cross-section in particular the possibility of two or more filter elements axially aligned with each other enforce, where \ material between the filter elements rings made of elastic, heat-resistant material, in particular fibrous art, can be arranged and the filter elements I with the aid of axially parallel rods between a End plates and an end ring are clamped. The rings I made of elastic, heat-resistant material are the same as | different expansions of the ceramic hollow cylinder on the one hand and the clamping rods made of steel, so that no breaks or other damage occur even with the high temperature differences between hot exhaust gases and cold blown air. In this way, up to a maximum of eight filter elements can be stacked. If a large number of such additional filters are arranged in parallel in a filter chamber, even large amounts of exhaust gas from power plants can be controlled. The filter chamber is periodically under | blown back at high pressure, the captured dusts | fall to the bottom of the chamber and be carried away |

gg können. Die Endscheibe auf der einen Seite des zusammen— f gesetzten Filters dichtet das Innere der Hohlzylinder ab, so daß die zu reinigenden Gase die Keramikwände der Hohlzylinder durchströmen müssen und dann durch dengg can. The end disk on one side of the f set filter seals the interior of the hollow cylinder, so that the gases to be cleaned the ceramic walls of the Must flow through hollow cylinder and then through the

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Endring austreten können, dessen innere Öffnung vorzugsweise gleichen Durchmesser wie der Innenraum der Hohlzylinder hat. Auch zwischen der Endscheibe und dem Endring einerseits und dem jeweils benachbarten Filterelement andererseits werden zur Abdichtung, zum Längenausgleich und zur Polsterung mit Vorzug Ringe aus elastischem, hitzebeständigem Material eingefügt.End ring can escape, its inner opening preferably has the same diameter as the interior of the hollow cylinder. Also between the end plate and the end ring on the one hand and the respectively adjacent filter element on the other hand are used for sealing, for length compensation and for upholstery, rings made of elastic, heat-resistant material are preferably inserted.

Die Einspannstangen liegen mit Vorteil außerhalb der Filterelemente und führen mit ihren Enden, die mit Gewinde versehen sind, durch Bohrungen der Endscheibe bzw. der Endringe. Aufgeschraubte Muttern ermöglichen dann ein Einspannen der Filterelemente zwischen die Endscheibe und den Endring mit einer vorgegebenen Kraft. Beim Aufbau langer Filter mit mehreren Filterelementen können zusätzliche Versteifungsringe aus beispielsweise Stahl vorgesehen sein, die die Stangen umfassen.The clamping rods are advantageously outside the filter elements and lead with their ends that with Threads are provided, through holes in the end plate or the end rings. Screwed nuts then allow clamping the filter elements between the end plate and the end ring with a predetermined force. When building Long filters with several filter elements can have additional stiffening rings made of steel, for example be provided which include the rods.

Als Kerämikschaum wird vorzugsweise Polyurethanschaum mit einer Porenzahl zwischne 10 und 80 ppi (Poren je Inch) verwendet.The preferred ceramic foam is polyurethane foam used with a pore count between 10 and 80 ppi (pores per inch).

Eine zusätzliche Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Keramikschaum mit einem Katalysatormaterial belegt ist oder ein solches Material enthält. Dann kann das Filter beispielsweise zur Beseitigung von Rußteilchen aus dem Auspuffgas von Dieselmotoren verwendet werden, wobei gleichzeitig eine Oxidation (Verbrennung) der Rußteilchen bei niedrigen Temperaturen aufgrund der katalytischen Wirkung erzielbar ist. Als Katalysatormaterial kann eines oder mehrere der Metalle Platin, Chrom, Rhodium, Nickel, Mangan, Vanadium, Kobalt, Silber verwendet werden. Es kommen aber auch Eisenoxid, Schwefel, Lithium- und Kohlenstoffverbindungen in Frage. Als besonders zweckmäßig haben sich Beschichtungen auf Vanadiumbasis erwiesen.An additional development of the invention provides that the ceramic foam with a catalyst material is occupied or contains such a material. The filter can then be used, for example, to remove soot particles from the exhaust gas of diesel engines, with simultaneous oxidation (combustion) of the soot particles can be achieved at low temperatures due to the catalytic effect. As a catalyst material one or more of the metals platinum, chromium, rhodium, nickel, manganese, vanadium, cobalt, silver can be used will. But iron oxide, sulfur, lithium and carbon compounds in question. As special Vanadium-based coatings have proven to be useful.

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Querschnitt eines Filters aus mehreren Elementen. Die Unterbrechung in der Mitte deutet an, daß auch mehr als drei Filterelemente aufeinander gestapelt sein können.In the drawing, the single figure shows a cross section of a filter made up of several elements. the The interruption in the middle indicates that more than three filter elements can be stacked on top of one another.

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Die Filterelemente 1 sind Hohizylinder aus Keramikschaum. Zu ihrer Herstellung bohrt man mit zwei konzentrischen, vorne angeschliffenen, dünnwandigen Röhren einen entsprechenden Hohlzyiinder aus einem Schaumstoff block. Auf diese Weise lassen sich Hohlzylinder bis zu einer Länge von etwa 50 cm bei guter Genauigkeit herstellen* Die Hohlzylinder mit einer Wandstärke von beispielsv/eise 2 cm und einem Außendurchmesser von beispielsweise 10 cm tränkt man dann mit einer Aufschlämmung von Keramikmaterial. Nach dem Auspressen zur Beseitigung überschüssigen Materials werden die Zylinder getrocknet und dann gebrannt. Dabei verbrennt das Kunststoffmaterial, und es bleibt ein Keramikschaum übrig, der die Form des offenporigen Schaumstoffs widerspiegelt. Die einzelnen Hohlzylinder 1 sind unter Zwischenlage von Ringen 2 aus einem elastischen, hitzebeständigen Material , beispielsweise einem faserigen Keramikmaterial , aufeinandergesetzt. Unter dem untersten Filterelement 1 ist unter Zwischenlage wiederum eines Ringes 2 eine Endplatte 3 angeordnet, die wie die Filterelemente 1 Kreisform hat. In entsprechender Weise liegt auf dem obersten Filterelement 1 unter Zwischenlage eines RingesThe filter elements 1 are hollow cylinders made of ceramic foam. To produce them, a corresponding thin-walled tube is drilled with two concentric, thin-walled tubes that are ground at the front Hollow cylinder made from a foam block. To this In this way, hollow cylinders up to a length of about 50 cm can be produced with good accuracy * The hollow cylinders with a wall thickness of, for example, 2 cm and one Outside diameter of, for example, 10 cm is then soaked with a slurry of ceramic material. After pressing to remove excess material, the cylinders are dried and then fired. Burns in the process the plastic material, and it remains a ceramic foam left over, which reflects the shape of the open-pored foam. The individual hollow cylinders 1 are interposed of rings 2 made of an elastic, heat-resistant material, for example a fibrous ceramic material, put on top of each other. Under the lowest filter element 1 an end plate 3 is arranged with the interposition of a ring 2, which like the filter elements 1 Has circular shape. In a corresponding manner lies on the uppermost filter element 1 with a ring in between

2 eine Endscheibe 4 auf. Oben und unten mit Gewinde versehene Stangen 5 führen durch Bohrungen 6 der Bauteile2 an end plate 4. Top and bottom threaded rods 5 lead through holes 6 of the components

3 und 4. Muttern 7 ermöglichen das Einspannen der Filterelemente 1 mit einer vorgegebenen Kraft. Die Ringe 2 gleichen die unterschiedlichen Ausdehnungen der Stangen 5 einerseits und der Filterelemente 1 andererseits aus. Eine zusätzliche Versteifung des Filters erzielt man mit Ringen 8, die die Stangen 5 umfassen und durch Schweißen an diesen festgelegt sein können. Je nach den Abmessungen des Filters können drei oder auch mehrere Stangen 5 über den Umfang der Filterelemente 1 verteilt sein. Alle Bauteile außer den Filterelementen 1 und den Ringen 2 bestehen vorzugsweise aus Stahl. Für höhere Temperaturen können auch Teile aus Eisen eingesetzt werden.3 and 4. Nuts 7 allow the filter elements 1 to be clamped with a predetermined force. The rings 2 compensate for the different expansions of the rods 5 on the one hand and the filter elements 1 on the other hand. An additional stiffening of the filter is achieved with rings 8 which surround the rods 5 and by welding can be fixed on these. Depending on the dimensions of the filter, three or more rods 5 can be over the scope of the filter elements 1 be distributed. All components except the filter elements 1 and the rings 2 are made preferably made of steel. Parts made of iron can also be used for higher temperatures.

Anstelle der dargestellten Filterbauform mit axial angereihten Filterelementen können auch FilterelementeInstead of the illustrated filter design with axially aligned filter elements, filter elements

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parallel nebeneinander eingesetzt werden, und zwar insbesondere bei einer Verwendung zur Filtration und Verbrennung von Rußteilchen in Abgasen von Dieselmotoren.are used in parallel next to each other, in particular when used for the filtration and combustion of soot particles in exhaust gases from diesel engines.

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Claims (8)

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gekennzeichnet durchfor exhaust gases from power plants, incineration plants, engines and the like,
marked by wenigstens ein Filterelement (1) in Form eines aus Keramikschaum bestehenden Hohlzylinders.at least one filter element (1) in the form of a hollow cylinder made of ceramic foam. 2. Filter nach Anspruch 1,2. Filter according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Filterelemente (1) axial und fluchtend aneinander gesetzt sind, daß zwischen den Filterelementen (1) Ringe (2) aus elastischem, hitzebeständigem Material liegen, und daß die Filterelemente (1) mit Hilfe von achsparallelen Stangen (5) zwischen eine Endscheibe (3) und einen Endring (4) eingespannt sind.characterized in that at least two filter elements (1) are placed axially and in alignment with one another, that between the filter elements (1) rings (2) are made of elastic, heat-resistant material, and that the filter elements (1) with the help of axially parallel rods (5) between an end plate (3) and an end ring (4) are clamped. 3. Filter nach Anspruch 2,3. Filter according to claim 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Endscheibe (3) und dem Endring (4) einerseits und dem jeweils benachbarten Filterelement (1) Ringe (2) aus elastischem, hitzebeständigem Material eingefügt sind.characterized in that between the end plate (3) and the end ring (4) on the one hand and the respectively adjacent Filter element (1) rings (2) made of elastic, heat-resistant material are inserted. 4. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (5) außerhalb der Filterelemente (1) liegen, mit ihren mit Gewinde versehenen Enden durch Bohrungen (6) der Endscheibe (3) bzw. des Endringes (4) führen und mit aufgeschraubten Muttern (7) die4. Filter according to claim 2 or 3, characterized in that the rods (5) outside the Filter elements (1) lie with their threaded ends through bores (6) in the end plate (3) or the end ring (4) and with screwed nuts (7) the Sonnenberger SlraOe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 542943/561998 Telex 4186237 Telegramme PalenlconsultSonnenberger SlraOe 43 6200 Wiesbaden Telephone (06121) 542943/561998 Telex 4186237 Telegrams Palenlconsult RadeckeslraOe 43 8000 MOiic/ian 6*0 Tel'eioo'(o&9),i8^Cfc'/6ä346-f iTeleX 52)2313 Telegramme PatentconsultRadeckeslraOe 43 8000 MOiic / ian 6 * 0 Tel'eioo '(o & 9), i8 ^ Cfc' / 6ä346-f iTeleX 52) 2313 Telegrams Patentconsult TeIeIaX (cp'lTT.'i^wiijsbqde'n Und }v)«iidien# (OBf) 83t 4618 Allenllon PalentdonsultTeIeIaX (cp'lTT.'i ^ wiijsbqde'n und} v) «iidien # (OBf) 83t 4618 Allenllon Palentdonsult Filterelemente (1) zwischen die Endscheibe (3) und den Endring (4) einspannen.Clamp the filter elements (1) between the end plate (3) and the end ring (4). 5. Filter nach Anspruch 4,5. Filter according to claim 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Endring (4) und der Endscheibe (3) ein oder mehrere, über die Länge des Filters verteilte Versteifungsringe (8) vorgesehen sind, die die Stangen (5) umfassen.characterized in that between the end ring (4) and the end plate (3) one or more, over the length of the Filters distributed stiffening rings (8) are provided which encompass the rods (5). 6. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Filterelementen6. Filter according to one of claims 2 to 5, characterized in that the between the filter elements (1) bzw. zwischen den Filterelementen einerseits -and der Endscheibe (3) und dem Endring (4) andererseits angeordneten Ringe (2) aus einem faserigen Keramikmaterial bestehen.(1) or between the filter elements on the one hand -and the End plate (3) and the end ring (4) on the other hand arranged rings (2) consist of a fibrous ceramic material. 7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikschaum eine Porenzahl zwischen 10 und 80 ppi (Poren je Inch) hat.7. Filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ceramic foam has a number of pores has between 10 and 80 ppi (pores per inch). 8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikschaum ein Katalysatormaterial enthält oder mit einem solchen Material belegt ist.8. Filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ceramic foam is a Contains catalyst material or is coated with such a material.
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