EP3052215A1 - Filterelement und filteranordnung - Google Patents

Filterelement und filteranordnung

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EP3052215A1
EP3052215A1 EP14792735.4A EP14792735A EP3052215A1 EP 3052215 A1 EP3052215 A1 EP 3052215A1 EP 14792735 A EP14792735 A EP 14792735A EP 3052215 A1 EP3052215 A1 EP 3052215A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
filter body
elements
outer skeleton
mechanical support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14792735.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger BLAHA
Thomas CARIUS
Martin Dunkel
Hans-Joerg IMMINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BWF TEC GMBH & CO. KG
Original Assignee
Bwf Tec & Co KG GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bwf Tec & Co KG GmbH filed Critical Bwf Tec & Co KG GmbH
Publication of EP3052215A1 publication Critical patent/EP3052215A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B01D46/0008—Two or more filter elements not fluidly connected positioned in the same housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/06—Details of supporting structures for filtering material, e.g. cores

Definitions

  • the present invention relates to a filter element, in particular in the form of a filter cartridge for dedusting industrial gases, and a filter assembly using the filter element according to the invention.
  • filter cartridges are used as filter elements.
  • Such filter cartridges consist of a ceramic-like base material, are elongated, e.g. in circular cylindrical shape and are highly porous with a pore volume in the range of up to about 90%.
  • filter cartridges can be used in a much larger temperature window. While filter bags typically can be used up to about 250 ° C, filter cartridges can typically be used up to about 800 ° C, sometimes even up to about 1000 ° C.
  • filter cartridges typically have a thicker filter layer than filter bags, so that they are particularly well suited as a support for a catalyst.
  • such filter cartridges are indeed particularly suitable as filter elements in the dedusting of industrial gases and / or as a support material for catalysts, but have only a limited mechanical stability in view of the Carrying of the dead weight, the weight of the retained dust particles and the load of the pressure by the application of gas and in particular the so-called Ab mecanicspulse.
  • These limitations with regard to the mechanical stability can result in damage to the individual filter elements in robust industrial operation, eg due to breakage and dropping of the filter cartridges in the filter system, and thus to an increased emission of the raw gas actually to be filtered into the clean gas space of the filter system. This is undesirable.
  • the invention is based on the object to provide a filter element and in particular a filter cartridge for dedusting industrial gases and a filter assembly in which the filter operation particularly effective and reliable performed and handled the individual filter elements and the filter assembly of a filter system in the production particularly safe and easy can be.
  • the present invention provides a filter element and in particular a filter cartridge for dedusting industrial gases with a filter body, which extends z longitudinally along a longitudinal extension direction, and with an outer skeleton which is formed on the outside of the filter body so that thereby the filter body is supported on the outer skeleton and thereby is mechanically relieved and stabilized with respect to tension, compression, bending and / or torsion compared to an arrangement without an outer skeleton.
  • the outer skeleton on a plurality of mechanical support elements which surround the filter body in the manner of a cage or basket outside in its entirety. Due to the plurality of mechanical support elements, the mechanical relief can be implemented particularly uniformly, so as to achieve a higher degree of stabilization of the filter element and thus to expand the parameter range of a particularly reliable and safe operation.
  • the outer skeleton preferably has at least three mechanical support elements, more preferably four or five mechanical support elements.
  • the mechanical elements are each formed as a wire, rope or rod or the like.
  • the individual mechanical support elements are designed in particular the same or the same effect.
  • the outer skeleton and in particular the mechanical support elements via a first and a second holding element, which are attached to a first or at a second end of the filter body in the longitudinal direction z of the filter body on the filter body, with the filter body mechanically coupled and in particular connected.
  • the filter body is clamped in the outer skeleton and thereby stabilized, wherein the mechanical load is transmitted via the first and second holding element at the ends of the filter body to the mechanical support elements.
  • the outer skeleton is designed so that it can be fastened directly to a head plate. Then the outer skeleton can be hung directly on the top plate.
  • the outer skeleton and in particular the mechanical support elements of a ceramic material or a metallic material, in particular of a steel, preferably Invar or Pemifer formed can be achieved that even at high temperature fluctuations, the thermal expansion of the outer skeleton, especially in comparison to the extent of the actual filter body, particularly low fails, so that even with thermal alternating loads in industrial operation no high thermo-mechanical stresses in the filter element according to the invention , which can also cause damage to operations in arrangements without appropriate measures.
  • a respective mechanical support element comprises a cable, which is connectable via a turnbuckle with a first holding element, in particular a collar plate, and a Gewindekausche with a second holding element, in particular a dome.
  • a respective mechanical support element is formed in its longitudinal extension direction z from a plurality of support element parts, wherein the support element parts of a respective mechanical support element via a connection, in particular releasably connected to each other.
  • the filter body is formed in its longitudinal extension direction z from a plurality of filter body sections. This makes it possible to produce particularly long expanded filter body in its longitudinal extent, but which can be handled very easily and without increased risk of breakage due to their multiple parts in the construction of a corresponding filter system. It is particularly advantageous if in such a filter element according to the invention in the longitudinal direction z directly adjacent filter body portions of the filter body are connected to each other via a sleeve connection and in particular using an adhesive. As a result, the filter body maintains or restores the mechanical integrity of the entire filter body, particularly with regard to the filter function, when the filter body is multi-dimensional.
  • Suitable adhesives are the products “Litaflex-Kleber 600” and “Litaflex-Kleber 800” from Rex Industrie-Products Graf von Rex GmbH, which have a temperature resistance of up to 600 ° C. or 800 ° C.
  • a corresponding filter arrangement in particular for dedusting industrial gases, with a raw gas space to which a raw gas can be supplied, and provided with a clean gas space, in which the raw gas space and the clean gas space via one or more filter elements according to the invention in such a fluid mechanical connected to each other that the passage of raw gas from the raw gas space through the one or more filter elements gas in purified form into the clean gas space.
  • FIGS. 1A-1F show schematically a first embodiment of the filter element according to the invention, FIG. 1A being a sectional side view and FIGS. 1B-D cross-sectional views perpendicular to the extension direction z along the section lines BB, CC and DD represent.
  • FIGS. 2A-2D schematically show a second embodiment of the filter element according to the invention, FIG. 2A being a sectional side view and FIGS. 2B-D being cross-sectional views perpendicular to the extension direction z taken along the lines B-B, C-C and D-D, respectively.
  • FIGS. 3A-3D schematically show a third embodiment of the filter element according to the invention, wherein FIG. 3A is a sectional side view and FIGS. 3B-D are cross-sectional views perpendicular to the extension direction z taken along the lines B-B, C-C and D-D, respectively.
  • Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the filter element according to the invention in the longitudinal direction z.
  • Fig. 5A shows in a perspective side view in a schematic manner another embodiment of a two-part outer skeleton for the filter element according to the invention.
  • Fig. 5B shows a schematic and sectional side view
  • FIG. 6 shows a schematic and perspective side view of a
  • Embodiment of a one-piece outer skeleton for the filter element according to the invention Embodiment of a one-piece outer skeleton for the filter element according to the invention.
  • Fig. 7A shows another embodiment of a two-part outer skeleton with a cap as a lower holding element.
  • Fig. 7B shows a schematic and sectional side view of the detail ß to
  • Fig. 8A shows a schematic and sectional side view of a
  • Embodiment of the filter assembly according to the invention using an embodiment of the filter element according to the invention.
  • Figs. 8B, 8C show in schematic form the details B and C, respectively, for fixing one
  • Fig. 9 shows in schematic and sectional side view details of
  • the present invention also relates to filter cartridges 1, whose filter body 10 is a filter material 20 made of siliceous fibers, that is, for example, fibers based on alumina or silica, that is, for example. ceramic fibers, glass wool or mineral wool fibers. It is also possible to use fiber-forming ceramics made of AES fibers (AlkalineEarth silicates), such as e.g. Fiber-forming ceramics made of biodegradable fibers of calcium-magnesium silicate, which are optionally dispersed together with binder in water and absorbed on a vacuum core.
  • AES fibers AlkalineEarth silicates
  • the collar shape may be conical or even flat, e.g. with a rectangular approach, be formed.
  • a stabilizing additional layer can be provided in the region of the collar.
  • a mechanical additional layer can be provided, in particular in the form of a metal body, a stretched sheet, or a net, or a chemical additional layer, in particular based on a reactive system, such as e.g. Silica that chemically stabilizes the collar area.
  • the fiber-forming ceramic can also be used as a carrier for catalyst materials.
  • the wall thickness of the filter cartridge 1 according to the invention can e.g. 2 cm. The wall thickness is so high as to achieve sufficient strength of the filter candle and is also helpful for doping with a catalyst, since a longer contact time of the gas with the filter or the catalyst promotes the reaction.
  • the candle elements 1 can be used at continuous temperatures up to 800 ° C, problems arise here rather from the plant or the available materials. From the user side, the inventors were confronted, for example, with the requirement to increase the overall length of the filter cartridges, for example to 6 m.
  • the filter cartridge 1 by an outer skeleton 30, for. from wire, ropes or rods, in particular from a ceramic material to stabilize.
  • the filter cartridges 1 are highly porous, we have a pore volume of e.g. over 90%. This also explains the limited in certain applications mechanical strength, both to train, pressure, bending and / or torsion.
  • partial filter bodies 11, 12 with a length of e.g. 3 m, to then pass through a socket joint - e.g. by milling 1 cm wall thickness, ie half the material thickness, outside or inside - produce, which is provided with a ceramic adhesive, which allows both a particle-tight connection of the two filter body parts or sections 1 1, 12 to the entire filter body 10 after curing , as well as a mechanically stable connection realized.
  • pins or screws may be used, e.g. radially from the outside of the jacket 10m in the interface, preferably in blind holes, e.g. 3 or 4 pieces distributed radially.
  • the outer skeleton 30 is helpful, for example with mechanical support elements 31 in the form of metal cables, wires or else in the form of rods, such as ceramic, a kind of cage or basket forms, which prevent the breaking and falling of the filter cartridges 1 and thus to avoid increased emission by breakage.
  • the use temperature may e.g. 400 ° C to 450 ° C, with normal steels is a cage construction due to the thermal expansion of the steel parts compared to the ceramic but u.U. problematic.
  • special steels such as Invar or Pernifer have an advantageously smaller extent.
  • a 6 m long support member 31 made of such a special steel will be at a heating of rough temperature, e.g. extend straight to 400 ° C by 5 mm.
  • the composite filter candle 10 is completely discharged into the plant 100 until the holding plate 131 can be connected to the top plate 32, e.g. by welding, screws or the like.
  • the lower holder 33 of the candle represents e.g. a calotte used for buffering and / or bridging e.g. is designed with a mineral fiber felt.
  • the dome 33 may be provided with a centering pin e.g. be embedded in a grid, so as to prevent excessive deflection from the vertical and thus a risk of breakage.
  • the production of the outer or supporting skeleton 30 can be achieved in metallic materials advantageous with the usual and established bonding techniques.
  • a further core idea is thus the better utilization of a Fi lterstrom 100 with longer filter media 1, which brings cost advantages in plant construction.
  • the stabilization and / or securing of the modular filter elements 1 simplifies the production and transport to the system 100. The complete assembly of the filter elements 1 can then be provided on the system.
  • the presented here concept of bipartite filter body 10 over a plurality of filter body sections 1 1, 12 can also be applied independently of the provision of an outer skeleton 30 for stabilization.
  • the multipartite nature of the filter bodies 10 simplifies, in particular, the manufacture and above all the assembly of a filter body 10 in a filter arrangement 100 or filter system 100 according to the invention.
  • the multi-part offers itself in an advantageous manner, as can be realized by the piecewise production and assembly and longer filter body 10, which then takes place piece by piece during assembly from bottom to top, with appropriate Verklebungs suitse optionally inserted can be. It is thus clear that even without providing an outer skeleton, the bipartite structure of a filter body 10 according to the invention leads to advantages over conventionally mounted filter bodies.
  • FIG. 1A to 1 F show a first embodiment of the filter element 10 according to the invention.
  • FIG. 1A shows a sectional side view of the filter element 10 according to the invention along the longitudinal extension direction z
  • FIGS. 1B through 1D show sections perpendicular to the longitudinal direction z along the lines BB, CC and DD deliver.
  • FIG. 1E shows exclusively the outer skeleton 3 from FIG. 1A
  • FIG. 1F exclusively shows the filter body 10 of the arrangement from FIG. 1A.
  • the sections shown in FIGS. 1 B to 1 D extend in a plane perpendicular to the longitudinal direction z of the filter body 10 and along the respective lines BB, CC and DD.
  • the filter body 10 has in the embodiment of Fig. 1 in the form of a vertical circular cylinder and has a first or upper end 10a and a second or lower end 10b.
  • the filter body is formed by a filter material 20, for example based on ceramic or glass wool.
  • the fi lter body 10 has a central recess 1 0z, which is open to the first or upper end 10a of the filter body 10 and can be closed to the second or lower end 10b of the filter body 10 out.
  • the fi lter stresses 10 may for example have 150 mm outer diameter, 1 10 mm inner diameter and 20 mm wall thickness.
  • the filtering process occurs e.g. by directed flow - e.g. by forcing a corresponding pressure gradient - a raw gas over the lateral surface 10m through the porous filter material 20 through to the central recess 10z, during which diffusion dust particles in the porous material 20 remain adhering and / or optionally provided for a catalyst material alternatively or additionally a chemical reaction of or a plurality of gas constituents of the raw gas during diffusion takes place in the filter material 20, so that in the central region 10z a modified gas compared to the raw gas is present, which is referred to as clean gas and the central recess 1z in particular over the first or upper end 10a of the filter body 10 in the Clean gas room 120 can be removed.
  • an outer skeleton 30 is provided which extends in the longitudinal direction z of the filter body 10 on the outside of the filter body 10.
  • the outer skeleton 30 consists of a plurality of stabilizing elements 31, which have a first or upper end 31 a and a second or lower end 31 b, with which they on a first or upper support member 32, which may also be designed as a top plate, or are attached to a second or lower support member 33, which may also be formed as a dome.
  • the first and second holding elements 32 and 33 are supported on the ends 10a and 10b of the filter body 10, so that the outer skeleton 30 surrounds the filter body 10 in the manner of a cage or basket as a whole, wherein the filter body 1 0 via the mechanical contact the first and second ends 10a and 10b are clamped with the first and second holding members 32 and 33, as it were, between the holding members 32 and 33, thereby forming a mechanical relief and stabilization in terms of tension, pressure, bending and / or torsion compared to an arrangement without exoskeleton 30 to achieve.
  • the cross-sectional shape of the filter body 10 and corresponding to the upper and lower holding elements 32 and 33 is not limited to the circular shape shown here. Rather, elliptical shapes, square or rectangular shapes are conceivable as bases. In the circular form as a base, however, the forces occurring can be distributed particularly well evenly.
  • transverse stabilization elements 35 can also be supported on the lateral surface 10 m of the filter body 10.
  • FIG. 2A also shows a subdivision of the mechanical support elements 31 into a respective first or upper support element part 31-1 and a second or lower support element part 31-2, which are anchored with their respective mutually associated ends in the transverse stabilization elements 35.
  • FIGS. 2B to 2D again run along a plane perpendicular to the longitudinal extension direction z of the filter body 10 and along the respectively indicated lines BB, CC and DD.
  • the arrangement of Stabilizer element 35 in the form of a surrounding the filter body 10 ring clearly, but does not touch the jacket 1 0m of the filter body.
  • FIGS. 3A to 3D essentially corresponds to the embodiment of the filter element 1 according to the invention shown in FIGS. 1A to 1F, but in this embodiment the filter body 10 consists of a plurality of filter body sections 11 and 12 which via a sleeve connection 1 5 in the longitudinal direction z of the filter body 10 here approximately in the middle of the total length of the filter body 1 0 are attached to each other, to stabilize this sleeve connection 15 optionally an adhesive may be used.
  • FIG. 4 corresponds essentially to the arrangement from FIGS. 3A to 3D with regard to the construction of the filter body 10.
  • FIGS. 5A and 5B show details of an outer skeleton 30 of another embodiment of the filter element 1 according to the invention.
  • 5A is a perspective side view of this embodiment of the filter skeleton 30.
  • This arrangement corresponds to the core according to the embodiment according to FIGS. 2A to 2D and also shows a division of the outer skeleton 30 by a corresponding subdivision of the mechanical support elements 31 into a first or upper Support element part 31 -1 and a second or lower support member part 31 -2, wherein the mutually associated ends of the first and second support member parts 31 -1 and 31 -2 via appropriately provided transverse stabilization elements 35 and a connection area formed with these 36, for example in the form of a mechanical coupling or a bayonet assembly, are mechanically connected or connected.
  • the second or lower holding element 33 in the arrangement according to FIGS. 5A and 5B is again shown in the form of a cap 33, at the lower region or bottom of which there is a securing pin or pin 33-1, which in the assembled state is located in a filter system 1 00 or filter assembly 1 00 in a securing recess 1 33 engages, which, for example can be mounted on a support rod 1 32 or on a support rod 1 32 with first and second ends 1 32a and 1 32b.
  • the cartridge 33 functioning as a second or lower retaining element 33 can be designed in its interior with a sealing element or a sealing mat 33-2, for example a felt mat.
  • This sealing or compensation element is preferably made of an elastic material, which maintains a high elasticity even at the intended operating temperature of the filter cartridge according to the invention.
  • the expansion joint between the virtually indifferent plug body and the low-expansion steel framework can be compensated.
  • the support elements 31 can be mounted prior to the complete assembly of the fi lter element 1, that is outside of the fi lter body 1 0.
  • the first or upper support member 32 is formed as a kind of flange with a bottom mounted seal to particle-tight and gas-tight after assembly, the raw gas chamber 1 1 0 separated from the clean gas chamber 120 in that there is a fluid-mechanical connection between them exclusively via the filter body or bodies 1 0.
  • the formed with the receptacles 1 33 for the securing pin 33-1 rod 132 is as a rigid element in the raw gas space 1 1 0 of the filter system 100 or fi lteran kann 1 00 and below the fi lterimplantation 1 and stabilized so possibly also a plurality of similar filter elements. 1 ,
  • the assembly of this receiving rod 1 32 is described in connection with FIGS. 8A to 8C in detail l.
  • the embodiment shown in FIG. 6 in perspective side view for an outer skeleton 30 for a filter element 1 according to the invention is similar in its basic structure to the embodiment presented with FIGS. 1A to 1F. However, this is a one-part embodiment, which may be formed in particular via one-piece and flexible support members 31 using steel cables.
  • the second or lower holding element 33 may be designed in the manner of a rectangular pot or a spherical cap or cartridge, on the underside of which in turn a locking pin 33-1 for mounting, fixing and alignment in the raw gas chamber 1 1 0 is mounted.
  • FIGS. 7A and 7B describe a further embodiment of an outer skeleton 30 for a filter element 1 according to the invention.
  • the outer skeleton 30 is constructed substantially in three parts, wherein the mechanical support members 31 have a two-part structure with a respective first or upper support member part 31 -1 and a second or lower support member part 31 -2.
  • the mutually associated ends of the first and second support member parts 31 -1 and 31 -2 are anchored in annular Querstabi lmaschines instituten 35 and are connected via a corresponding connection portion 36, as already described above, connected to each other.
  • first or upper ends 31 a of the support members 31 are anchored anchored in the first or upper support member 32
  • the second or lower ends 31 b of the support members 31 in addition to a here optionally additionally provided transverse stabilization element 35 in the form of a ring a pin element 37, which extends in each case radially outward and serves to engage in longitudinal recesses 33-3 or oblong holes 33-3 of the second or lower holding elements 33 in Kalottenform for fixing, positioning or alignment.
  • Fig. 7B shows in more detail the region of the second or lower end 31 b of a respective support member 31 with the attached thereon mounting pin 37 for threading into the slots 33-3.
  • the calottes 33 which form the second or lower holding elements 33, are preferably fixedly attached to a linkage 132 or a holding rod 132.
  • the positioning and alignment of the mechanical support elements 31 of a respective filter element 1 takes place by positioning the pins 37 in the slot 33-3 of the calotte 33.
  • the arrangement of the permanently installed calotte 33 must be such that the pins 37 of a respective mechanical support member 31 are threaded in the manner of a longitudinal rod above.
  • This arrangement with the threading in the slot 33-3 has the advantage that under thermal expansion with increasing temperature of the longitudinal rod of the mechanical support member 31 can extend in the guide through the slot 33-3 down, without causing the position of the dome 33rd must be changed so that a rigid mounting of the calotte 33 is possible.
  • FIGS. 8A to 8C now show an application of the filter element 1 according to the invention in a filter arrangement 100 or filter system 100.
  • the sectional side view according to FIG. 8A shows an embodiment of the filter arrangement 100 according to the invention.
  • This consists of a raw gas chamber 1 10 and a clean gas space 120, which are surrounded by a common housing with a corresponding housing wall 130 and which are fluid-mechanically separated by a so-called holding plate 131, wherein a fluid-mechanical connection of the raw gas chamber 1 10 and the clean gas space 120 exclusively via in the holding plate 1 31 recorded inventive filter elements 1 takes place.
  • the filter elements 1 penetrate the holding plate 131 and are mounted on this by means of the first or upper support member 32 in the form of a top plate gas-tight and particle-tight. An embodiment of this gas and particle-tight assembly is explained in detail below in connection with FIG. 9.
  • the filter bodies 10 of the provided filter elements 1 extend downwards counter to the direction of longitudinal extension z and base with their second or lower ends 10b in calottes serving as second or lower holding elements 33, which in turn are attached to a corresponding holding linkage 132 or to a holding rod 132.
  • the outer skeletons 30 of the filter elements 1 according to the invention are not explicitly shown here.
  • the support rod 1 32 or the support rod 1 32 have a first and a second end 1 32a and 1 32b, which in the housing wall 1 30 via corresponding attachment portions 140, e.g. are releasably attached.
  • the attachment portion 140 consists essentially of a mounting pad 1 41 in U-shape, which opens with its mounting recess 142 upwards in the longitudinal direction z out and the support of a jewei time end 1 32 a, 1 32 b of the support rod 1 32 for the calotte as second or lower holding elements 33 is used.
  • FIG. 9 shows a schematic and sectional side view of detail of the fastening and sealing of an upper end 1 a of a filter element 1 according to the invention via the outer skeleton 30 on the holding plate 1 31 of a filter arrangement 1 00 according to the invention.
  • a respective mechanical support element 31 of the outer skeleton 30 of this embodiment can be formed by a flexible steel cable, eg made of Pernifer.
  • the first or upper end 31 a of the support member 31 is anchored via a fastener 31 cin the first or upper support member 32, which is gebi LED of a stepped head plate 32-1, which is surrounded radially by a support ring 32-2, which is the actual Fixing elements 31 c of the mechanical support members 31 receives.
  • the top plate 32-1 is bonded to the support ring 32-2, preferably by an adhesive 32-4, for example, Litaflex adhesive 600 or Litaflex adhesive 800.
  • a filter element 1 in particular in the form of a filter cartridge for dedusting industrial gases, as well as a filter assembly 100 using the filter element 1 are proposed.
  • the filter element 1 has a filter body 1 0 and an outer skeleton 30.
  • the filter element 10 is formed with or from a ceramic filter material 20 and extends along an extension or longitudinal direction z in an elongated form.
  • the outer skeleton 30 is formed or mounted on the outside of the filter body 10 so that the filter body 10 is supported on the outer skeleton 30 and thus mechanically relieved and stabilized with respect to train, pressure, bending and / or torsion compared to an arrangement without exoskeleton.
  • a raw gas space 110 and a clean gas space 120 are fluid-mechanically connected to one another via one or more filter elements 1 such that in operation when raw gas passes from the raw gas space 110 through the one or more filter elements 1, gas in purified form into the clean gas room 120.
  • filter element according to the invention, filter candle

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Abstract

Es werden ein Filterelement (1), insbesondere in Form einer Filterkerze zur Entstaubung industrieller Gase, sowie eine Filteranordnung (100) unter Verwendung des Filterelements (1) vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Filterelement (1) weist einen Filterkörper (10) und ein Außenskelett (30) auf. Das Filterelement (10) erstreckt sich entlang einer Erstreckungs- oder Längsrichtung (z) in länglicher Form. Das Außenskelett (30) ist so außen am Filterkörper (10) ausgebildet oder angebracht, dass sich dadurch der Filterkörper (10) am Außenskelett (30) abstützt und folglich in Bezug auf Zug, Druck, Biegung und/oder Torsion im Vergleich zu einer Anordnung ohne Außenskelett mechanisch entlastet und stabilisiert ist. Bei der erfindungsgemäßen Filteranordnung (100) sind ein Rohgasraum (110) und ein Reingasraum (120) über ein oder mehrere erfindungsgemäße Filterelemente (1) derart fluidmechanisch miteinander verbunden, dass im Betrieb beim Übertritt von Rohgas aus dem Rohgasraum (110) durch das eine oder die mehreren Filterelemente (1) Gas in gereinigter Form in den Reingasraum (120) übertritt.

Description

Filterelement und Filteranordnung
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere in Form einer Filterkerze zur Entstaubung industrieller Gase, sowie eine Filteranordnung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Filterelements.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bevor industrielle Gase weiterverarbeitet oder als Abgas in die Umwelt abgegeben werden können, müssen diese häufig von unerwünschten Bestandteilen befreit oder zumindest bereinigt werden. Dies betrifft insbesondere im Gas enthaltene Stäube, die durch Filterprozesse zurückgehalten werden können, aber auch andere gasförmige Bestandteile, die z.B. mittels Sorptionsmitteln entweder absorbiert oder nach Reaktion an Katalysatoren in umgewandelter Form im weiterzuverarbeitenden oder im in die Umwelt abzugebendem Gas verbleiben.
Es kommen daher Filteranlagen zum Einsatz, bei deren Filteranordnungen sogenannte Filterkerzen als Filterelemente eingesetzt werden. Derartige Filterkerzen bestehen aus einem keramikartigen Grundmaterial, sind länglich ausgedehnt, z.B. in kreiszylindrischer Form und sind hochporös mit einem Porenvolumen im Bereich von bis zu über 90 %. Im Vergleich zu Filterschäuchen können Filterkerzen in einem weitaus größeren Temperaturfenster eingesetzt werden. Während Filterschläuche typischerweise bis etwa 250 °C eingesetzt werden könnnen, können Filterkerzen typischerwiese bis etwa 800 °C, teilweise sogar bis etwa 1000 °C eingesetzt werden. Zudem weisen Filterkerzen typischerweise eine dickere Filterschicht auf als Filterschläuche, so dass sie besonders gut als Träger für einen Katalysator geeignet sind.
Aufgrund dieser Eigenschaften sind derartige Filterkerzen als Filterelemente bei der Entstaubung industrieller Gase und/oder als Trägermaterial für Katalysatoren zwar besonders geeignet, besitzen jedoch nur eine begrenzte mechanische Stabilität im Hinblick auf das Tragen des Eigengewichts, des Gewichts der zurückgehaltenen Staubpartikel sowie der Last des Drucks durch die Beaufschlagung mit Gas und insbesondere der sogenannten Abreinigungspulse. Diese Limitierungen im Hinblick auf die mechanische Stabilität können im robusten industriellen Betrieb zu einer Beschädigung der einzelnen Filterelemente, z.B. durch Bruch und Abfallen der Filterkerzen in der Filteranlage, und somit zu einer erhöhten Emission des eigentlich zu filternden Rohgases in den Reingasraum der Filteranlage hinein führen. Dies ist unerwünscht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement und insbesondere eine Filterkerze zur Entstaubung industrieller Gase sowie eine Filteranordnung zu schaffen, bei welchen der Filterbetrieb besonders effektiv und zuverlässig durchgeführt und die einzelnen Filterelemente sowie die Filteranordnung einer Filteranlage bei der Herstellung besonders sicher und einfach gehandhabt werden können.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Fi lterelement erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und bei einer Filteranordnung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Filterelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Filterelement und insbesondere eine Filterkerze zur Entstaubung industrieller Gase mit einem Filterkörper, welcher sich entlang einer Längserstreckungsrichtung z länglich erstreckt, und mit einem Außenskelett, welches so außen am Filterkörper ausgebildet ist, dass sich dadurch der Filterkörper am Außenskelett abstützt und dadurch in Bezug auf Zug, Druck, Biegung und/oder Torsion im Vergleich zu einer Anordnung ohne Außenskelett mechanisch entlastet und stabilisiert ist.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Außenskeletts wird der in der Regel hochporöse Filterkörper des Filterelements mechanisch entlastet und stabilisiert, so dass es auf Grund von Zug, Druck, Biegung und/oder Torsion in weiten Belastungsbereichen zu keiner Überlastung und somit zu keinem Bruch kommen kann. Daher können erfindungsgemäße Filterelemente mit einem höheren Maß an Sicherheit im robusten industriellen Betrieb und in einem erweiterten Parameterbereich hinsichtlich der mechanischen Beanspruchung und der Druckbelastung eingesetzt werden. Das Risiko von Beschädigungen und damit von unerwünschten Emissionen sinkt durch den Einsatz erfindungsgemäßer Filterelemente. Auf Grund der mechanischen Entlastung und Stabilisierung mittels des vorgesehenen Außenskeletts sind auch Steigerungen der Länge der Filterelemente über das übliche Maß hinaus denkbar, so dass z.B. hochporöse Filterelemente auf keramischer Basis mit einer Konfektionslänge von über 3 m hergestellt und zum Einsatz gebracht werden können. Dies ist bei herkömmlichen Filterelementen ohne Außenskelett nicht oder nur mit einem stark erhöhten Risiko an zusätzlichen Emissionen auf Grund von Defekten in den Filterelementen durch Bruch möglich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements weist das Außenskelett eine Mehrzahl von mechanischen Stützelementen auf, die in ihrer Gesamtheit den Filterkörper nach Art eines Käfigs oder Korbs außen umgeben. Durch die Mehrzahl von mechanischen Stützelementen kann die mechanische Entlastung besonders gleichmäßig umgesetzt werden, um somit ein höheres Maß an Stabilisierung des Filterelements zu erreichen und damit den Parameterbereich eines besonders zuverlässigen und sicheren Betriebs zu erweitern. Das Außenskelett weist vorzugsweise mindestens drei mechanische Stützelemente auf, besonders bevorzugt vier oder fünf mechanische Stützelemente.
Vorteilhafterweise werden die mechanischen Elemente jeweils als Draht, Seil oder Stab oder dergleichen ausgebildet. Dabei sind die einzelnen mechanischen Stützelemente insbesondere gleich oder gleichwirkend ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements sind das Außenskelett und insbesondere die mechanischen Stützelemente über ein erstes und über ein zweites Halteelement, welche an einem ersten bzw. an einem zweiten Ende des Filterkörpers in der Längserstreckungsrichtung z des Filterkörpers am Filterkörper angebracht sind, mit dem Filterkörper mechanisch gekoppelt und insbesondere verbunden. Durch diese Maßnahme wird der Filterkörper im Außenskelett eingespannt und dadurch stabilisiert, wobei die mechanische Belastung über das erste und zweite Halteelement an den Enden des Filterkörpers auf die mechanischen Stützelemente übertragen wird. Dies gewährleistet eine besonders zuverlässige mechanische Entlastung des eigentlichen Filterkörpers und somit einen besonders sicheren Einsatz im robusten industriellen Betrieb. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements ist das Außenskelett so ausgebildet, dass es direkt an einer Kopfplatte befestigbar ist. Dann kann das Außenskelett direkt an der Kopfplatte aufgehängt werden.
Vorteilhafterweise sind das Außenskelett und insbesondere die mechanischen Stützelemente aus einem Keramikmaterial oder einem metallischen Material, insbesondere aus einem Stahl, vorzugsweise aus Invar oder Pemifer ausgebildet. Durch eine entsprechend geeignete Materialwahl kann erreicht werden, dass auch bei hohen Temperaturschwankungen die thermische Ausdehnung des Außenskeletts, insbesondere im Vergleich zur Ausdehnung des eigentlichen Filterkörpers, besonders gering ausfällt, so dass auch bei thermischen Wechsellasten im industriellen Betrieb keine hohen thermomechanischen Spannungen im erfindungsgemäßen Filterelement entstehen, welche bei Anordnungen ohne entsprechende Maßnahmen ebenfalls zu Beschädigungen im Betrieb führen können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements umfasst ein jeweiliges mechanisches Stützelement ein Seil, das über ein Spannschloss mit einem ersten Halteelement, insbesondere einem Kragenblech, und über eine Gewindekausche mit einem zweiten Halteelement, insbesondere einer Kalotte, verbindbar ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements ist ein jeweiliges mechanisches Stützelement in seiner Längserstreckungsrichtung z aus einer Mehrzahl von Stützelementteilen ausgebildet, wobei die Stützelementteile eines jeweiligen mechanischen Stützelements über eine Verbindung, insbesondere lösbar, miteinander verbunden sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer anderen Ausführungsform bei dem erfindungsgemäßen Filterelement der Filterkörper in seiner Längserstreckungsrichtung z aus einer Mehrzahl von Filterkörperabschnitten ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, in ihrer Längserstreckung besonders lang ausgedehnte Filterkörper herzustellen, die jedoch auf Grund ihrer Mehrteiligkeit beim Aufbau einer entsprechenden Filteranlage besonders leicht und ohne erhöhtes Risiko eines Bruchs gehandhabt werden können. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn bei einem derartigen erfindungsgemäßen Filterelement in der Längserstreckungsrichtung z direkt zueinander benachbarte Filterkörperabschnitte des Filterkörpers über eine Muffenverbindung und insbesondere unter Einsatz eines Klebemittels miteinander verbunden sind. Dadurch wird bei Mehrtei ligkeit der Filterkörper die mechanische und insbesondere im Hinblick auf die Filterfunktion notwendige materielle Integrität des gesamten Filterkörpers aufrechterhalten oder wiederhergestellt. Geeignete Klebemittel sind beispielsweise die Produkte "Litaflex-Kleber 600" und "Litaflex-Kleber 800" der Rex Industrie-Produkte Graf von Rex GmbH, die eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 600 °C bzw. 800 °C aufweisen.
Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Filterelement zur lateralen Stabilisierung der mechanischen Stützelemente senkrecht zur Längserstreckungsrichtung z Querstabilisierungselemente, insbesondere in Ringform, den Filterkörper außen umgebend ausgebildet sind, an welchen sich die mechanischen Stützelemente in der Längserstreckungsrichtung z und/oder senkrecht dazu abstützen. Dadurch kann, insbesondere bei Mehrteiligkeit des Außenskeletts und insbesondere der mechanischen Stabilisierungselemente, ein besonders hohes Maß an mechanischer Entlastung und Stabilisierung, gerade gegen Biegekräfte auf den Filterkörper, erreicht werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine entsprechende Filteranordnung, insbesondere zur Entstaubung industrieller Gase, mit einem Rohgasraum, welchem ein Rohgas zuführbar ist, und mit einem Reingasraum, geschaffen, bei welcher der Rohgasraum und der Reingasraum über ein oder mehrere erfindungsgemäße Filterelemente derart fluidmechanisch miteinander verbunden sind, dass beim Übertritt von Rohgas aus dem Rohgasraum durch das eine oder die mehreren Filterelemente Gas in gereinigter Form in den Reingasraum übertritt. Auf Grund der Verwendung des erfindungsgemäßen Filterelements ist ein besonders zuverlässiger und gleichwohl effizienter Filterbetrieb im Vergleich zu Anordnungen, die das erfindungsgemäße Filterelement nicht verwenden, möglich.
Diese und weitere Aspekte werden auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen erläutert. KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Fig. 1 A - 1 F zeigen in schematischer Art und Weise eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements, wobei Fig. 1 A eine geschnittene Seitenansicht und die Fig. 1 B - D Querschnittsansichten senkrecht zur Erstreckungsrichtung z entlang der Schnittlinien B-B, C-C bzw. D-D darstellen.
Fig. 2A - 2D zeigen in schematischer Art und Weise eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements, wobei Fig. 2A eine geschnittene Seitenansicht und die Fig. 2B - D Querschnittsansichten senkrecht zur Erstreckungsrichtung z entlang der Schnittlinien B-B, C-C bzw. D-D darstellen.
Fig. 3A - 3D zeigen in schematischer Art und Weise eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements, wobei Fig. 3A eine geschnittene Seitenansicht und die Fig. 3B - D Querschnittsansichten senkrecht zur Erstreckungsrichtung z entlang der Schnittlinien B-B, C-C bzw. D-D darstellen.
Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements in Längserstreckungsrichtung z.
Fig. 5A zeigt in perspektivischer Seitenansicht in schematischer Art und Weise eine andere Ausführungsform eines zweiteiligen Außenskeletts für das erfindungsgemäße Filterelement.
Fig. 5B zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht
Ausführungsform eines unteren Halteelements für den Aufbau Ausführungsform des Außenskeletts zum Haltern eines Filterkörpers. Fig. 6 zeigt in schematischer und perspektivischer Seitenansicht eine
Ausführungsform eines einteiligen Außenskeletts für das erfindungsgemäße Filterelement.
Fig. 7A zeigt eine andere Ausführungsform eines zweiteiligen Außenskeletts mit einer Kalotte als unterem Halteelement.
Fig. 7B zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht das Detail ß zur
Befestigung eines mechanischen Stützelements der Ausführungsform des Außenskeletts aus Fig. 7A an der dort dargestellten Kalotte als unterem Halteelement.
Fig. 8A zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht eine
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filteranordnung unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements.
Fig. 8B, 8C zeigen in schematischer Form die Details B bzw. C zur Befestigung einer
Mehrzahl von Kalotten an der Gehäusewand einer erfindungsgemäßen Filteranordnung.
Fig. 9 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht Details der
Befestigung und Abdichtung eines erfindungsgemäßen Filterelements in einer erfindungsgemäßen Filteranordnung.
DETAILBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Sämtliche Ausführungsformen der Erfindung und auch ihre technischen Merkmale und Eigenschaften können einzeln isoliert oder wahlfrei zusammengestellt miteinander beliebig und ohne Einschränkung kombiniert werden.
Strukturell und/oder funktionell gleiche, ähnliche oder gleich wirkende Merkmale oder Elemente werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall wird eine detaillierte Beschreibung dieser Merkmale oder Elemente wiederholt.
Zunächst wird auf die Zeichnungen im Allgemeinen Bezug genommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere auch Filterkerzen 1 , deren Filterkörper 10 ein Filtermaterial 20 aus silikatischen Fasern, also beispielsweise aus Fasern auf der Basis von Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid, also z.B. keramischen Fasern, Glaswolle- oder Mineralwollefasern, umfasst. Es können dabei auch Faserformkeramiken aus AES-Fasem (AlkalineEarthSilicate) verwendet werden, wie z.B. Faserformkeramiken aus biodegradiblen Fasern aus Calcium-Magnesium-Silikat, die ggf. zusammen mit Bindemittel in Wasser dispergiert und auf einen Vakuumkern aufgesogen werden.
Es können Baulängen von z.B. 3 m Länge verwendet werden, die Kragenform kann konisch oder auch flach, z.B. mit rechtwinkligem Ansatz, ausgebildet sein. Im Bereich des Kragens kann eine stabilisierende Zusatzschicht vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine mechanische Zusatzschicht vorgesehen sein, insbesondere in Form eines Metallkörpers, eines Streckblechs, oder eines Netzes, oder eine chemische Zusatzschicht, insbesondere auf Basis eines reaktiven Systems, wie z.B. Kieselsäure, das den Kragenbereich chemisch stabilisiert.
Neben der Eigenschaft als Filterkerze 1 mit einer hervorragenden Filterleistung - Staub wird an der äußeren Oberfläche abgeschieden - und einer sehr guten Regenerierbarkeit - z.B. durch Druckluftpulse, wie bei Filterschläuchen - kann die Faserformkeramik auch als Träger für Katalysatormaterialien genutzt werden. So kann neben der Filtration der Staubfracht zusätzlich auch die Zerstörung von Schadgaskomponenten beim Durchströmen der Filterkerze erreicht werden. Die Wandstärke der erfindungsgemäßen Filterkerze 1 kann z.B. 2 cm betragen. Die Wandstärke ist so hoch, um eine ausreichende Festigkeit der Filterkerze zu erzielen und ist auch für die Dotierung mit einem Katalysator hilfreich, da eine längere Kontaktzeit des Gases mit dem Filter bzw. dem Katalysator die Reaktion begünstigt.
Die Kerzenelemente 1 können bei Dauertemperaturen bis 800 °C eingesetzt werden, Probleme ergeben sich hier eher aus dem Anlagenbau bzw. den verfügbaren Werkstoffen. Von Anwenderseite wurden die Erfinder z.B. mit der Forderung konfrontiert, die Baulänge der Filterkerzen zu steigern, z.B. auf 6 m.
Da die mechanischen Eigenschaften der Konstruktion oft nicht als ausreichend angesehen werden können, da z.B. insgesamt das Eigengewicht der Filterkerze 1 , das Gewicht des herausgefilterten und anhaftenden Staubs und die durch Abreinigungspulse auf die Filterkerze 1 wirkenden Kräfte dauerhaft gemeinsam getragen werden müssen, wurden durch die Erfinder einerseits Überlegungen entwickelt, die Filterkerzen durch ein Außenskelett 30 z.B. aus Draht, Seilen oder Stäben, insbesondere aus einem Keramikmaterial, zu stabilisieren.
Alternativ oder zusätzlich wurde andererseits die Überlegung entwickelt, eine zweiteilige Lösung beim Aufbau des eigentlichen Filterkörpers 10 aufzugreifen, welche wesentlich leichter herzustellen und zu transportieren ist.
Die Filterkerzen 1 sind hochporös, wir haben ein Porenvolumen von z.B. über 90%. Dies erklärt auch die bei bestimmten Anwendungen limitierte mechanische Festigkeit, sowohl auf Zug, Druck, Biegung und/oder Torsion.
Denkbar ist also die Herstellung von Teilfilterkörpern 1 1 , 12 mit einer Länge von z.B. 3 m, um dann den Übergang durch eine Muffenverbindung - z.B. durch Abfräsen von 1 cm Wandstärke, also der halben Materialstärke, außen bzw. innen - herzustellen, die mit einem keramischen Kleber versehen wird, der nach dem Aushärten sowohl eine partikeldichte Verbindung der beiden Filterkörperteile oder -abschnitte 1 1 , 12 zum gesamten Filterkörper 10 erlaubt, als auch eine mechanisch stabile Verbindung realisiert.
Um eine solche Verbindung weiter zu sichern - z.B. auch während der Aushärtephase des eingesetzten Klebers - können zusätzliche Keramikbolzen, -stifte oder -schrauben eingesetzt werden, die z.B. radial von außen vom Mantel 1 0m in der Übergangsstelle, vorzugsweise in Sacklöchern, eingebracht werden, z.B. 3 oder 4 Stück radial verteilt.
Um die gesamte Konstruktion ausreichend stabil zu halten, ist das Außenskelett 30 hilfreich, das z.B. mit mechanischen Stützelementen 31 in Form von Metallseilen, -drähten oder auch in der Form von Stäben, z.B. aus Keramik, eine Art Käfig order Korb bildet, die das Abbrechen und Abfallen der Filterkerzen 1 verhindern und somit eine erhöhte Emission durch Bruch vermeiden sollen.
Die Einsatztemperatur kann z.B. 400 °C bis 450 °C betragen, mit normalen Stählen ist eine Käfigkonstruktion auf Grund der thermischen Ausdehnung der Stahlteile gegenüber der Keramik aber u.U. problematisch. Sonderstähle wie Invar oder Pernifer haben aber eine vorteilhaft geringere Ausdehnung. Ein 6 m langes Stützelement 31 aus einem derartigen Sonderstahl wird sich bei einer Erwärmung von Rautemperatur z.B. auf 400 °C gerade um 5 mm ausdehnen.
Eine andere Idee im Hinblick auf ein Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Filteranordnung 100 oder Filteranlagen 100 besteht also z.B. darin, in einer solchen Filteranlage 1 00 erst einen sehr exakt herstellbaren Stützkorb 30 aus Seilen 31 z.B. mit Toleranzen im Bereich von 1 mm über die Kopfplatte 32 in die Anlage 100 einzubringen und diese so weit abzulassen, z.B. über Seilstopper, dass die untere Kerzenhälfte, also der zweite oder untere Filterkörperabschnitt 12, gerade noch aus der Kopfplatte 32 herausschaut. Das Oberteil, also der erste oder obere Filterkörperabschnitt 1 1 , wird dann z.B. nach Antrag eines Klebers im Muffenbereich 15 eingesetzt, z.B. unter Verwendung einer Stützkonstruktion für exakt lineare Ausrichtung beim Einbau, ausgerichtet und z.B. verdübelt.
Danach wird die zusammengesetzte Filterkerze 10 ganz in die Anlage 100 abgelassen, bis die Halteplatte 131 mit der Kopfplatte 32 verbunden werden kann, z.B. durch Schweißen, Schrauben oder dergleichen.
Die untere Halterung 33 der Kerze stellt z.B. eine Kalotte dar, die zur Abpufferung und/oder Überbrückung z.B. mit einem Mineralfaserfilz ausgelegt wird. Die Kalotte 33 kann mit einem Zentrierstift z.B. in einem Gitter eingelassen werden, um so eine zu große Auslenkung aus der Vertikalen und damit ein Bruchrisiko zu verhindern.
Die Herstellung des Außen- oder Stützskeletts 30 kann bei metallischen Werkstoffen vorteilhaft mit den üblichen und etablierten Verbindungstechniken erreicht werden. Eine weitere Kernidee ist also insgesamt die bessere Ausnutzung einer Fi lteranlage 100 mit längeren Filtermedien 1 , was Kostenvorteile beim Anlagenbau bringt. Die Stabilisierung und/oder Sicherung der moduiar aufgebauten Filterelemente 1 vereinfacht die Herstellung und den Transport zur Anlage 100. Die komplette Montage der Filterelemente 1 kann dann an der Anlage vorgesehen sein.
Das hier vorgestellte Konzept der Zweiteiligkeit der Filterkörper 10 über eine Mehrzahl von Filterkörperabschnitten 1 1 , 12 kann auch unabhängig vom Vorsehen eines Außenskeletts 30 zur Stabilisierung angewandt werden. Die Mehrteiligkeit der Filterkörper 10 vereinfacht insbesondere die Herstellung und vor allem die Montage eines Filterkörpers 1 0 in einer erfindungsgemäßen Filteranordnung 100 oder Filteranlage 100. Gerade bei längeren Filterkörpern 10, z.B. mit einer Länge von mehr als 2 m bietet sich die Mehrteiligkeit in vorteilhafter Weise an, da sich durch die stückweise Herstellung und Montage auch längere Filterkörper 10 realisieren lassen, wobei dann bei der Montage diese stückweise von unten nach oben erfolgt, wobei entsprechende Verklebungsschritte gegebenenfalls eingefügt werden können. Es ist somit klar, dass auch ohne Vorsehen eines Außenskeletts die Zweiteiligkeit des Aufbaus eines Filterkörpers 10 erfindungsgemäß zu Vorteilen gegenüber herkömmlich montierten Filterkörpern führt.
Nun wird im Detail auf die Zeichnungen Bezug genommen.
Die Fig. 1 A bis 1 F zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements 10. Dabei zeigt die Fig. 1 A eine geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Filterelements 1 0 entlang der Längserstreckungsrichtung z, wogegen die Fig. 1 B bis 1 D Schnitte senkrecht zur Längserstreckungsrichtung z entlang der Linien B-B, C-C bzw. D-D liefern. Die Fig. 1 E zeigt ausschließlich das Außenskelett 3 aus Fig. 1 A, wogegen die Fig. 1 F ausschließlich den Filterkörper 10 der Anordnung aus Fig. 1 A darstellt.
Die in den Fig. 1 B bis 1 D dargestellten Schnitte verlaufen in einer Ebene senkrecht zur Längserstreckungsrichtung z des Filterkörpers 10 und entlang der jeweiligen Linien B-B, C-C bzw. D-D. Der Filterkörper 1 0 hat bei der Ausführungsform der Fig. 1 die Form eines senkrechten Kreiszylinders und weist ein erstes oder oberes Ende 1 0a und ein zweites oder unteres Ende 1 0b auf. Gebildet wird der Filterkörper von einem Filtermaterial 20, z.B. auf Keramik- oder Glaswollebasis. Der Fi lterkörper 10 besitzt eine zentrale Ausnehmung 1 0z, welche zum ersten oder oberen Ende 10a des Filterkörpers 10 hin geöffnet ist und aber zum zweiten oder unteren Ende 10b des Filterkörpers 10 hin geschlossen sein kann. Der Fi lterkörper 10 kann beispielsweise 150 mm Außendurchmesser, 1 10 mm Innendurchmesser und 20 mm Wandstärke aufweisen.
Der Filterprozess erfolgt z.B. durch gerichtete Strömung - z.B. durch Erzwingen eines entsprechenden Druckgradienten - eines Rohgases über die Mantelfläche 10m durch das poröse Filtermaterial 20 hindurch zur zentralen Ausnehmung 10z hin, wobei während der Diffusion Staubpartikel im porösen Material 20 anhaften bleiben und/oder bei gegebenenfalls vorgesehenem Katalysatormaterial alternativ oder zusätzlich eine chemische Umsetzung eines oder mehrerer Gasbestandteile des Rohgases während der Diffusion im Filtermaterial 20 erfolgt, so dass im zentralen Bereich 10z ein gegenüber dem Rohgas modifiziertes Gas vorliegt, welches als Reingas bezeichnet wird und der zentralen Ausnehmung 1 0z insbesondere über das erste oder obere Ende 10a des Filterkörpers 10 in den Reingasraum 120 entnommen werden kann.
Zur mechanischen Entlastung und Stabilisierung des Filterkörpers 10 ist ein Außenskelett 30 vorgesehen, welches sich in der Längserstreckungsrichtung z des Filterkörpers 10 außen am Filterkörper 10 erstreckt. Das Außenskelett 30 besteht aus einer Mehrzahl von Stabilisierungselementen 31 , welche ein erstes oder oberes Ende 31 a und ein zweites oder unteres Ende 31 b aufweisen, mit welchem sie an einem ersten oder oberen Halteelement 32, welches auch als Kopfplatte ausgebildet sein kann, bzw. an einem zweiten oder unteren Halteelement 33 angebracht sind, welches auch als Kalotte ausgebildet sein kann.
Die ersten und zweiten Halteelemente 32 bzw. 33 stützen sich an den Enden 1 0a und 10b des Filterkörpers 1 0 ab, so dass das Außenskelett 30 insgesamt den Filterkörper 10 nach Art eines Käfigs oder Korbs umgibt, wobei der Filterkörper 1 0 über den mechanischen Kontakt der ersten und zweiten Enden 10a und 1 0b mit den ersten und zweiten Halteelementen 32 und 33 quasi zwischen den Halteelementen 32 und 33 eingespannt wird, um dadurch eine mechanische Entlastung und Stabilisierung im Hinblick auf Zug, Druck, Biegung und/oder Torsion im Vergleich zu einer Anordnung ohne Außenskelett 30 zu erzielen.
Die horizontalen Schnittansichten senkrecht zur Längserstreckungsrichtung z gemäß den Fig. 1 B bis 1 D erläutern die eben beschriebenen Zusammenhänge im Querschnitt.
Die Querschnittsform des Filterkörpers 10 und entsprechend der oberen und unteren Halteelemente 32 bzw. 33 ist nicht auf die hier dargestellte Kreisform beschränkt. Vielmehr sind auch elliptische Formen, quadratische oder rechteckige Formen als Grundflächen denkbar. Bei der Kreisform als Grundfläche können jedoch die auftretenden Kräfte besonders gut gleichmäßig verteilt werden.
Auch wenn sich hier und im Folgenden die mechanischen Stützelemente 31 jeweils nur an den an den Kopfenden 10a und 1 0b befindlichen ersten und zweiten Halteelementen 32 bzw. 33 abstützen, so ist es jedoch denkbar, dass im Verlauf der mechanischen Stützelemente 31 in der Längserstreckungsrichtung z ein oder mehrere Querstabilisierungselemente 35 vorgesehen sind, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 2A bis 2D dargestellt ist, die im Wesentlichen - bis auf den eben beschriebenen Zusatz der Querstabilisierungselemente 35 - die in den Fig. 1 A bis 1 D beschriebene Situation wiedergeben.
Zusätzlich oder alternativ können diese Querstabilisierungselemente 35 sich auch an der Mantelfläche 1 0m des Filterkörpers 10 abstützen.
In der Fig. 2A ist auch eine Unterteilung der mechanischen Stützelemente 31 in jeweils ein erstes oder oberes Stützelementteil 31 -1 und ein zweites oder unteres Stützelementteil 31 -2 dargestellt, die mit ihren jeweiligen einander zugeordneten Enden in den Querstabilisierungselementen 35 verankert sind.
Die in den Fig. 2B bis 2D dargestellten Schnitte verlaufen wieder entlang einer Ebene senkrecht zur Längserstreckungsrichtung z des Filterkörpers 10 und entlang der jeweils angegebenen Linien B-B, C-C bzw. D-D. Hierbei wird aus der Fig. 2C die Anordnung des Querstabilisierungselements 35 in Form eines den Filterkörper 10 umgebenden Rings deutlich, der jedoch den Mantel 1 0m des Filterkörpers nicht berührt.
Die in den Fig. 3A bis 3D dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in den Fig. 1 A bis 1 F dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements 1 , wobei jedoch bei dieser Ausführungsform der Filterkörper 10 aus einer Mehrzahl von Filterkörperabschnitten 1 1 und 12 besteht, die über eine Muffenverbindung 1 5 in der Längserstreckungsrichtung z des Filterkörpers 10 hier etwa in der Mitte der Gesamtlänge des Filterkörpers 1 0 aneinander angebracht sind, wobei zur Stabilisierung dieser Muffenverbindung 15 gegebenenfalls ein Klebemittel zum Einsatz kommen kann.
Insbesondere aus der Schnittdarstellung der Fig. 3C wird die Anordnung der Muffenverbindung 1 5 über einander entsprechende innere und äußere Ausfräsungen im Filtermaterial 20 deutlich.
Die Anordnung gemäß der Fig. 4 entspricht vom Aufbau des Filterkörpers 1 0 her im Wesentlichen der Anordnung aus den Fig. 3A bis 3D. Jedoch ist hier eine doppelte Unterteilung der mechanischen Stützelemente 31 in ein erstes oder oberes Stützelementteil 31 -1 , ein zweites oder mittleres Stützelementteil 31 -2 und ein drittes oder unteres Stützelementteil 31 -3 dargestellt, wobei die Stützelementteile 31 -1 bis 31 -3 mit ihren jeweils benachbarten und zugeordneten Enden in vorgesehenen Querstabilisierungselementen 35 verankert sind.
Die Fig. 5A und 5B zeigen Details eines Außenskeletts 30 einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements 1 . Dabei ist Fig. 5A eine perspektivische Seitenansicht dieser Ausführungsform des Filterskeletts 30. Diese Anordnung entspricht dem Kern nach der Ausführungsform gemäß den Fig. 2A bis 2D und zeigt ebenfalls eine Zweiteilung des Außenskeletts 30 durch eine entsprechende Unterteilung der mechanischen Stützelemente 31 in ein erstes oder oberes Stützelementteil 31 -1 und ein zweites oder unteres Stützelementteil 31 -2, wobei die einander zugeordneten Enden der ersten und zweiten Stützelementteile 31 -1 und 31 -2 über entsprechend vorgesehene Querstabilisierungselemente 35 und einen mit diesen ausgebildeten Verbindungsbereich 36, z.B. in Form einer mechanischen Kupplung oder einer Bajonettanordnung, miteinander mechanisch verbindbar oder verbunden sind.
Das zweite oder untere Halteelement 33 bei der Anordnung gemäß den Fig. 5A und 5B ist wieder in Form einer Kalotte 33 dargestellt, an deren unterem Bereich oder Boden sich ein Sicherungsstift oder -zapfen 33-1 befindet, welcher im montierten Zustand bei einer Filteranlage 1 00 oder Filteranordnung 1 00 in eine Sicherungsausnehmung 1 33 eingreift, welche z.B. auf einer Haltestange 1 32 oder auf einem Haltegestänge 1 32 mit ersten und zweiten Enden 1 32a bzw. 1 32b montiert sein kann. Aus der geschnittenen Seitenansicht der Fig. 5B wird deutlich, dass die als zweites oder unteres Halteelement 33 fungierende Kartusche 33 in ihrem Inneren mit einem Dichtungselement oder einer Dichtungsmatte 33- 2, beispielsweise einer Fi lzmatte, ausgelegt sein kann. Dieses Dichtungs- bzw. Kompensationselement besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material, das auch bei der vorgesehenen Betriebstemperatur der erfindungsgemäßen Filterkerze eine hohe Elastizität beibehält. Über dieses Dichtungs- bzw. Kompensationselement kann die Ausdehnungsfuge zwischen dem praktisch indifferenten Kerzenkörper und dem gering ausdehnenden Stahlgerüst kompensiert werden.
Im Hinblick auf die in den Fig. 5A bis 5B dargestellte Anordnung ist noch zu bemerken, dass die Stützelemente 31 vor der Komplettmontage des Fi lterelements 1 , also außerhalb des Fi lterkörpers 1 0, montiert werden können. Dabei handelt es sich hier z.B. auch um eine starre und mehrteilige Ausführungsform für das Außenskelett 30, bei welcher das erste oder obere Halteelement 32 als eine Art Flansch mit einer unten angebrachten Dichtung ausgebildet ist, um nach der Montage den Rohgasraum 1 1 0 vom Reingasraum 120 partikeldicht und gasdicht derart zu trennen, dass ausschließlich über den oder die Filterkörper 1 0 eine fluidmechanische Verbindung zwischen diesen besteht.
Die mit den Aufnahmen 1 33 für die Sicherungszapfen 33-1 ausgebildete Stange 132 befindet sich als starres Element im Rohgasraum 1 1 0 der Filteranlage 100 oder Fi lteranordnung 1 00 und unterhalb der Fi lterelemente 1 und stabi lisiert somit gegebenenfalls auch eine Mehrzahl gleichartiger Filterelemente 1 . Die Montage dieser Aufnahmestange 1 32 wird im Zusammenhang mit den Fig. 8A bis 8C im Detai l beschrieben. Die in der Fig. 6 in perspektivischer Seitenansicht dargestellte Ausführungsform für ein Außenskelett 30 für ein erfindungsgemäßes Filterelement 1 ähnelt von der Grundstruktur her der mit den Fig. 1 A bis 1 F vorgestellten Ausführungsform. Hierbei handelt es sich jedoch um eine einteilige Ausführungsform, welche insbesondere auch über einteilige und flexible Stützelemente 31 unter der Verwendung von Stahlseilen ausgebildet sein kann. Das zweite oder untere Halteelement 33 kann nach Art eines rechtwinkligen Topfs oder einer Kugelkalotte oder -kartusche ausgebildet sein, an deren Unterseite wiederum ein Sicherungsstift 33-1 zur Montage, Fixierung und Ausrichtung im Rohgasraum 1 1 0 angebracht ist.
Die Fig. 7A und 7B beschreiben eine weitere Ausführungsform eines Außenskeletts 30 für ein erfindungsgemäßes Filterelement 1 . Hierbei ist das Außenskelett 30 im Wesentlichen dreiteilig aufgebaut, wobei die mechanischen Stützelemente 31 eine zweiteilige Struktur mit einem jeweils ersten oder oberen Stützelementteil 31 -1 und einem zweiten oder unteren Stützelementteil 31 -2 besitzen. Die einander zugeordneten Enden der ersten und zweiten Stützelementteile 31 -1 und 31 -2 sind in ringförmigen Querstabi lisierungselementen 35 verankert und werden über einen entsprechenden Verbindungsbereich 36, wie er oben bereits beschrieben wurde, miteinander verbunden. Während sich die ersten oder oberen Enden 31 a der Stützelemente 31 im ersten oder oberen Halteelement 32 verankert abstützen, weisen die zweiten oder unteren Enden 31 b der Stützelemente 31 neben einem hier optional zusätzlich vorgesehenen Querstabilisierungselement 35 in Form eines Rings ein Zapfenelement 37 auf, welches sich jeweils radial nach außen erstreckt und dazu dient, in Längsausnehmungen 33-3 oder Langlöchern 33-3 der zweiten oder unteren Halteelemente 33 in Kalottenform zur Fixierung, Positionierung oder Ausrichtung einzugreifen. Fig. 7B zeigt in größerem Detail den Bereich des zweiten oder unteren Endes 31 b eines jeweiligen Stützelements 31 mit dem dort angebrachten Befestigungszapfen 37 zum Einfädeln in die Langlöcher 33-3.
Zu bemerken ist noch, dass hier die Kalotten 33, welche die zweiten oder unteren Halteelemente 33 bilden, vorzugsweise fest an einem Gestänge 132 oder einer Haltestange 132 angebracht sind. Zur Ausführungsform gemäß den Fig. 7A und 7B ist noch zu bemerken, dass die Positionierung und Ausrichtung der mechanischen Stützelemente 31 eines jeweiligen Filterelements 1 durch Positionieren der Zapfen 37 im Langloch 33-3 der Kalotte 33 erfolgt. Die Anordnung der dabei fest installierten Kalotten 33 muss so erfolgen, dass die Zapfen 37 eines jeweiligen mechanischen Stützelements 31 nach Art eines Längsstabs oben eingefädelt werden. Diese Anordnung mit dem Einfädeln im Langloch 33-3 hat den Vorteil, dass unter thermischer Expansion bei steigender Temperatur der Längsstab des mechanischen Stützelements 31 sich in der Führung durch das Langloch 33-3 nach unten ausdehnen kann, ohne dass dabei die Position der Kalotte 33 verändert werden muss, so dass eine starre Montage der Kalotten 33 möglich ist.
Die Fig. 8A bis 8C zeigen nun eine Anwendung des erfindungsgemäßen Filterelements 1 in einer Filteranordnung 100 oder Filteranlage 100.
In der geschnittenen Seitenansicht gemäß der Fig. 8A ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filteranordnung 100 dargestellt. Diese besteht aus einem Rohgasraum 1 10 und einem Reingasraum 120, welche von einem gemeinsamen Gehäuse mit einer entsprechenden Gehäusewand 130 umgeben werden und welche voneinander fluidmechanisch mittels einer so genannten Halteplatte 131 separiert sind, wobei eine fluidmechanische Verbindung des Rohgasraums 1 10 und des Reingasraums 120 ausschließlich über in der Halteplatte 1 31 aufgenommene erfindungsgemäße Filterelemente 1 erfolgt.
Die Filterelemente 1 durchdringen die Halteplatte 131 und sind an dieser mittels des ersten oder oberen Halteelements 32 in Form einer Kopfplatte gasdicht und partikeldicht montiert. Eine Ausführungsform dieser gas- und partikeldichten Montage wird im Zusammenhang mit der Fig. 9 unten im Detail erläutert.
Die Filterkörper 10 der vorgesehenen Filterelemente 1 erstrecken sich entgegen der Längserstreckungsrichtung z nach unten und fußen mit ihren zweiten oder unteren Enden 10b in als zweiten oder unteren Halteelementen 33 dienenden Kalotten, die ihrerseits an einem entsprechenden Haltegestänge 132 oder an einer Haltestange 132 angebracht sind. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hier die Außenskelette 30 der erfindungsgemäßen Filterelemente 1 nicht explizit dargestellt.
Das Haltegestänge 1 32 oder die Haltestange 1 32 weisen ein erstes und ein zweites Ende 1 32a bzw. 1 32b auf, welche in der Gehäusewand 1 30 über entsprechende Befestigungsbereiche 140 z.B. lösbar angebracht sind.
Die Fig. 8B und 8C beschreiben in einer seitlichen Schnittansicht bzw. in einer seitlichen perspektivischen Schnittansicht Detai ls einer Ausführungsform des Befestigungsbereichs 1 40 sowie der Aufnahme der Haltestange 132 darin. Der Befestigungsbereich 140 besteht im Wesentlichen aus einer Befestigungsauflage 1 41 in U-Form, die sich mit ihrer Befestigungsausnehmung 142 nach oben in der Längserstreckungsrichtung z hin öffnet und der Auflage eines jewei ligen Endes 1 32a, 1 32b der Haltestange 1 32 für die Kalotten als zweiten oder unteren Halteelementen 33 dient.
Fig. 9 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht Detai ls der Befestigung und Abdichtung eines oberen Endes 1 a eines erfindungsgemäßen Filterelements 1 über das Außenskelett 30 an der Halteplatte 1 31 einer erfindungsgemäßen Filteranordnung 1 00.
Hier ist i nsbesondere dargestellt, dass ein jeweiliges mechanisches Stützelement 31 des Außenskeletts 30 dieser Ausführungsform von einem flexiblen Stahlseil, z.B. aus Pernifer, gebildet sein kann. Das erste oder obere Ende 31 a des Stützelements 31 ist über ein Befestigungselement 31 c i n dem ersten oder oberen Halteelement 32 verankert, welches gebi ldet wird von einer abgesetzten Kopfplatte 32-1 , welche radial umgeben wird von einem Stützring 32-2, welcher die eigentlichen Befestigungselemente 31 c der mechanischen Stützelemente 31 aufnimmt. Die Kopflplatte 32-1 ist mit dem Stützring 32-2 vorzugsweise durch ein Klebemittel 32-4, beispielsweise Litaflex-Kleber 600 oder Litaflex- Kleber 800, verklebt. Zur mechanischen Fixierung und Stabi lisierung des jewei ligen Filterkörpers 1 0 im Außenskelett 30 befindet sich im Bereich des ersten oder oberen Endes 31 a des mechanischen Stützelements 31 noch ei n Spannschloss 31 s, über welches das an sich flexible Stahlsei l, welches das mechanische Stützelement 31 bi ldet, gespannt werden kann. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in Fig. 9 der über das Spannschloss 31 s mittels des Stahlseils 31 einzuspannende Fi lterkörper 1 0 nicht dargestellt. Die von dem Stützring 32-2 umgebene Kopflatte 32-1 ist durch eine Dichtung 32-3 gegenüber der Halteplatte 131 abgedichtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden also ein Filterelement 1 , insbesondere in Form einer Filterkerze zur Entstaubung industrieller Gase, sowie eine Filteranordnung 100 unter Verwendung des Filterelements 1 vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Filterelement 1 weist einen Filterkörper 1 0 und ein Außenskelett 30 auf. Das Filterelement 10 ist mit oder aus einem keramischen Filtermaterial 20 ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Erstreckungs- oder Längsrichtung z in länglicher Form. Das Außenskelett 30 ist so außen am Filterkörper 10 ausgebildet oder angebracht, dass sich dadurch der Filterkörper 10 am Außenskelett 30 abstützt und folglich in Bezug auf Zug, Druck, Biegung und/oder Torsion im Vergleich zu einer Anordnung ohne Außenskelett mechanisch entlastet und stabilisiert ist. Bei der erfindungsgemäßen Filteranordnung 100 sind ein Rohgasraum 1 10 und ein Reingasraum 120 über ein oder mehrere erfindungsgemäße Filterelemente 1 derart fluidmechanisch miteinander verbunden, dass im Betrieb beim Übertritt von Rohgas aus dem Rohgasraum 1 10 durch das eine oder die mehreren Filterelemente 1 Gas in gereinigter Form in den Reingasraum 120 übertritt.
Bezugszeichen liste
I erfindungsgemäßes Filterelement, Filterkerze
1 0 Filterkörper
10a erstes oder oberes Ende des Filterkörpers 10
10b zweites oder unteres Ende des Filterkörpers 10
10m Mantelfläche des Filterkörpers 10
10z zentrale Ausnehmung des Filterkörpers 10
I I erster oder oberer Filterkörperabschnitt
12 zweiter oder unterer Filterkörperabschnitt
15 Muffenverbindung
0 Filtermaterial
0 Außenskelett
1 mechanisches Stützelement
1 -1 erstes Stützelementteil oder erster Stützelementabschnitt
1 -2 zweites Stützelementteil oder zweiter Stützelementabschnitt
1 - 3 drittes Stützelementteil oder dritter Stützelementabschnitt
1 a erstes oder oberer Ende / erster oder oberer Endbereich des Stützelements 31 1 b zweites oder unteres Ende / zweiter oder unterer Endbereich des Stützelements 31 1 c Befestigungselement des Stützelements 31
1 s Spannschloss
2 erstes oder oberes Halteelement, Kopfplatte
2- 1 abgesetzte Kopfplatte
2-2 Stützring
2-3 Dichtung
2- 4 Klebemittel
3 zweites oder unteres Halteelement, Kalotte, Kartusche
3- 1 Sicherungszapfen, Sicherungsstift
3-2 Dichtungselement, Dichtungsmatte
3-3 Langloch
5 Querstabilisierungselement, Stabilisierungsring
6 Verbindungsbereich, Kupplung, Bajonett
0 Filteranordnung, Filteranlage Rohgasraum
Reingasraum
Gehäusewand
Halteplatte
Haltestange, Haltegestängea erstes Ende der Haltestange 1 32b zweites Ende der Haltestange 132
Aufnahme für Sicherungszapfen 33-1
Befestigungsbereich
Befestigungsauflage
Befestigungsausnehmung
Längserstreckungsrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Filterelement (1 ), insbesondere Filterkerze zur Entstaubung industrieller Gase,
mit einem Filterkörper (10), welcher sich entlang einer Längserstreckungsrichtung (z) länglich erstreckt, und
mit einem Außenskelett (30), welches so außen am Filterkörper (10) ausgebildet ist, dass sich dadurch der Filterkörper (1 0) am Außenskelett (30) abstützt und dadurch in Bezug auf Zug, Druck, Biegung und/oder Torsion im Vergleich zu einer Anordnung ohne Außenskelett mechanisch entlastet und stabilisiert ist.
2. Filterelement (1 ) nach Anspruch 1 ,
bei welchem das Außenskelett (3) eine Mehrzahl mechanischer Stützelemente (31 ) aufweist, die in ihrer Gesamtheit den Filterkörper (10) nach Art eines Käfigs außen umgeben.
3. Filterelement (1 ) nach Anspruch 2,
bei welchem die mechanischen Stützelemente (31 ) jeweils als Draht, Seil oder Stab und insbesondere zueinander gleich ausgebildet sind.
4. Filterelement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem das Außenskelett (30) und insbesondere die mechanischen Stützelemente (31 ) über ein erstes und über ein zweites Halteelement (32, 33), welche an einem ersten bzw. an einem zweiten Ende (10a, 10b) des Filterkörpers (1 0) in der Längserstreckungsrichtung (z) des Filterkörpers (1 0) am Filterkörper (10) angebracht sind, mit dem Filterkörper (10) mechanisch gekoppelt und insbesondere verbunden sind.
5. Filterelement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem das Außenskelett (30) und insbesondere die mechanischen Stützelemente (31 ) aus einem Keramikmaterial oder einem metallischen Material, insbesondere aus einem Stahl, vorzugsweise aus Invar oder Pernifer ausgebildet sind.
6. Filterelement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 2,
bei welchem ein jeweiliges mechanisches Stützelement (31 ) in seiner Längserstreckungsrichtung (z) aus einer Mehrzahl von Stützelementteilen (31 a, 31 b, 31 c) gebildet ist, und
bei welchem die Stützelementteile (31 a, 31 b, 31 c) eines jeweiligen mechanischen Stützelements (31 ) über eine Verbindung (15), insbesondere lösbar, miteinander verbunden sind.
7. Filtereiement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem der Filterkörper (10) in seiner Längserstreckungsrichtung (z) aus einer Mehrzahl von Filterkörperabschnitten (1 1 , 12) ausgebildet ist.
8. Filterelement (1 ) nach Anspruch 7,
bei welchem in der Längserstreckungsrichtung (z) direkt zueinander benachbarte Filterkörperabschnitte (1 1 , 12) des Filterkörpers (10) über eine Muffenverbindung und insbesondere unter Einsatz eines Klebemittels miteinander verbunden sind.
9. Filterelement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem zur lateralen Stabilisierung der mechanischen Stützelemente (31 ) senkrecht zur Längserstreckungsrichtung (z) Querstabilisierungselemente (35), insbesondere in Ringform, den Filterkörper (1 0) außen umgebend ausgebildet sind, an welchen sich die mechanischen Stützelemente (31 ) in der Längserstreckungsrichtung (z) und/oder senkrecht dazu abstützen.
1 0. Filteranordnung (100), insbesondere zur Entstaubung industrieller Gase,
mit einem Rohgasraum (1 10), welchem ein Rohgas zuführbar ist, und
mit einem Reingasraum (120),
wobei der Rohgasraum (1 1 0) und der Reingasraum (120) über ein oder mehrere Filterelemente (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 derart fluidmechanisch miteinander verbunden sind, dass beim Übertritt von Rohgas aus dem Rohgasraum (1 1 0) durch das eine oder die mehreren Fi lterelemente (1 ) Gas in gereinigter Form in den Reingasraum (120) übertritt.
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