JP3557576B2 - ダストを含んだ高温のガスを濾過する濾過装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数のフィルター要素を使用してダストを含む高温のガスを濾過する濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の濾過装置は、例えば、ＤＥ−ＯＳ３４０８６２７号とＤＥ−ＰＳ３５１５３６５号とＥＰ−ＯＳ０４２８８６２号によりすでに公知である。この種の従来公知の濾過装置に使用されているセラミック製のフィルター要素は、吊り下げた状態に配置されていて、フラットなカラーまたは湾曲したカラーを備えているとともに、穴明きプレート上に載置されている。湾曲したカラーを使用した場合の利点は、濾過装置が運転されている間、ある程度斜めに傾いてもクリーン・ガス・チャンバーとダスト含有ガス・チャンバーとの間の封止状態が損なわれないことである。ＥＰ−ＯＳ０４２８８６２号に開示されている公知の濾過装置のセラミック製のフィルター要素は、クリーン・ガスの通路に溶接されている金属製の受け支え要素上に立設されている。フィルター要素と受け支え要素の互いに当接している接触面はそれぞれ凹面状及び凸面状に湾曲している。フィルター要素のセラミック材料と受け支え要素の金属材料の線状の熱膨張係数の差が大きいので、接触面に変形が生じるおそれがある。特に、高温でしかも移送されてきたクリーン・ガス中の残留ダスト含有量が高い場合、ガスの封止状態を維持することはできない。その外、上述のように熱膨張の差が大きいため、フィルター要素と受け支え要素の接触面が圧迫され、フィルター要素に亀裂が生じるおそれがある。
【０００３】
セラミック製のフィルター要素と金属製の受け支え要素の間に鉱物製の封止要素を設けて熱膨張差を吸収することは公知のことである（ＥＰ−ＯＳ０４２８８６２号とＵＳ−ＰＳ４７３５６３８号を参照されたい）。この種の鉱物製の封止要素は、組織が比較的ばらばらな繊維質であるため、フィルター要素の内部スペースと周囲のガス雰囲気との間の急速な圧力変動に対応することができることが要求される高温ガス・フィルターの運転条件にマッチすることができないので、特殊な構造に設計されることが必要である。この構造は、フィルター要素と受け支え要素との間にばねまたはその他のパッキング状の結合部を設けて両者を結合しようとするものであるが、この構造によれば、フィルター装置の製作コストがかさみ、しかもフィルター要素を組み立てたり分解することが困難である。
【０００４】
また、受け支え要素の受け支え開口に挿入されるとともに、弾性を有する封止要素を介して封止を行うよう構成されたフィルター要素に使用される接続アダプターも公知である（ＤＥ−ＯＳ４１２６３２０号とＤＥ−ＯＳ４１２６３２４号を参照のこと）。しかし、有機物の材料から作られた弾性を有する封止要素は温度に対する抵抗力が低く、ガスの温度が高い場合、濾過すべきガスに含まれている酸素の含有量に応じて燃焼するかまたは熱分解する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、先行技術の有する上記の如き問題点に鑑みてなされたものであって、濾過装置の運転温度が高い場合でも、フィルター要素の内部スペースとこれを取り囲むガス雰囲気との間の急速な圧力変動にも十分に耐えることができると共に、容易に操作することができ、しかも弾性を有する封止要素を用意しなくともセラミック製のフィルター要素と金属製の受け支え要素との間からダストを漏洩させることなく両者を封止状態に接続することができるようにしたダストを含んだ高温のガスを濾過する濾過装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る装置は、ダスト含有ガス・チャンバーとクリーン・ガス・チャンバーを有する本体内に配置されていて、前記クリーン・ガス・チャンバーと接続された出口開口を除いて残りの部分が連続している多孔質なセラミック製中空体からなる複数のフィルター要素を使用してダストを含んだ高温のガスを濾過する濾過装置において、各フィルター要素の出口開口を取り囲んでいる下端面が球形凸面状の支持面として形成されているとともに、前記クリーン・ガス・チャンバーにそれぞれ固定された環状の金属製受け支え要素上にそれぞれ載置された環状の中間片によって支持されていることと、前記環状中間片は前記セラミック製フィルター要素の線膨張係数と等しい線膨張係数を有するセラミック材料から作られていて、その上側には、球形凸面状の支持面としての前記フィルター要素の下端面と嵌まり合って当接する該下端面と同一の曲率半径を有する球形凹面状の接触面を備えていることと、前記環状中間片と前記受け支え要素とは両者が互いに向かい合っている側に互いに平行な水平封止面を備えており、これにより該中間片が該受け支え要素の水平封止面上をダストを封止した状態で水平方向に自由に摺動し得るようにされていることとを特徴とするものである。
また、本発明に係る濾過装置は、上記の濾過装置において、中間片と受け支え要素が、互いに垂直方向に隔置されたガイドを備えていることと、ガイド間の間隙が、中間片と受け支え要素の水平方向に生じる熱膨張の最大変化量に少なくとも等しいこととを特徴とするものである。
【０００７】
【作用と効果】
前記フィルター要素と同じ線膨張係数を有する前記環状中間片がフィルター要素と環状の前記受け支え要素との間に挿入されているので、同じ熱膨張の挙動を示すフィルター要素と中間片とが両者の同一の曲率半径を有する接触面で嵌り合って当接することになる。したがって、濾過装置が運転されている間、前記接触面に沿ってフィルター要素を十分に大きく移動させることが可能であるとともに、製作上の精度と組立上の精度を調製することが可能である。受け支え要素が中間片と接続される個所では熱膨張係数の差が大きいので、フラットな２次元的な封止面の使用が許容されるにすぎないが、両方の部材の相対的な膨張は損なわれることはなく、またダストの封止性が損なわれることもない。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図解した添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
ダストを含んだ高温のガスを濾過する濾過装置は、フィルター要素２を収容した円筒状の本体１を備えている。該本体１の下部はホッパー状に形成されている。すなわち、ホッパー３は、分離されたダストを捕集するチャンバーとして機能するものであるから、ホッパー３はダストを排出する出口継手４に移行している。本体１は、ダスト含有ガスを供給する入口継手５を備えているとともに、ダスト含有ガス・チャンバーとクリーン・ガス・チャンバーを備えている。ダスト含有ガス・チャンバーは本体１の内部スペース６により構成されている。
【０００９】
図１と図２に図示されている実施例の場合、クリーン・ガス・チャンバーは、本体１の内部に配置されているとともに、本体１の壁体に貫設されていて、本体１の外側に設けられた排出管路８まで延在しているヘッダー７により構成されている。複数のヘッダー７が１つの面内で互いにあい並んで配置されていると共に、複数の面に上下に順に並んで配置されている。
【００１０】
フィルター要素２は、多孔質な壁体を有する中空体から構成されていて、セラミック材料から作られている。中空体９は任意の外形に構成してもよいが、円筒状の内壁を備えていることが好ましい。中空体９の一方の端部はカバー１０を使用して閉止されているが、他方の端部は開放されていて、出口開口を形成している。
【００１１】
中空体９の外側はダスト含有ガス側に面していて、中空体９の内部スペースはクリーン・ガス・チャンバーと連通するようフィルター要素２は本体１内に配置されている。フィルター要素２の出口開口を取り囲んでいる下端面１１は球形凸面状の支持面として形成されている。図１から図４までに示されている実施例によれば、フィルター要素２は環状の受け支え要素１２上に載置された環状の中間片１６によって支持されており、カバー１０を上に向けた状態で支持面として機能する下端面１１を介して自重により立設されている。耐圧力を高めるため、フィルター要素２は抑え重し１３により押圧されている。ホルダー１５が、各立設されているフィルター要素２の上部に設けられた特殊設計の支持体１４に取り付けられている。ホルダー１５は、カバー１０により閉止された上端を遊びを設けて取り囲んでいる。
【００１２】
環状の受け支え要素１２は、フィルター要素２の内径と同じ直径を有する貫通穴を備えている。受け支え要素１２は金属材料から作られていて、ヘッダー７に溶接されている。
【００１３】
フィルター要素２の下端面１１は回転対称形に加工されていて、湾曲した球状の凸面に形成されている。フィルター要素２と受け支え要素１２との間に環状の中間片１６が配置されている。該中間片１６はフィルター要素２の線膨張係数に等しい線膨張係数を有するセラミック材料から作られている。フィルター要素２に面している中間片１６の接触面１７はフィルター要素２の下端面１１に対応して形成されていて、同じ曲率半径で球形凹面状に湾曲している。
【００１４】
中間片１６と受け支え要素１２との互いに向かい合っている面は面平行に延在していて、水平な封止面１８と１９として機能している。該封止面１８と１９は、フィルター要素２の自重と抑え重し１３の押圧力の作用により高い面圧を保持しているので、受け支え要素１２と中間片１６との間におけるダストの封止状態を維持することができる。中間片１６は受け支え要素１２の封止面１９に沿って水平方向に自由に摺動することができる。上述のように中間片１６が自由に移動可能に配置されているので、材料が異なることにより生じる中間片１６と受け支え要素１２との間で生じる大きい熱膨張差は、応力の発生を伴うことなく吸収される。封止面１８と１９は面平行状態が保持されているので、高い温度でも温度が変動した場合でもダストの封止状態を確保することができる。
【００１５】
図４に示されている実施例によれば、受け支え要素１２と中間片１６は、リング状の肩２０と２１を備えており、リング状の肩２０と２１の間の半径方向の間隙は、運転中に生じる中間片１６と受け支え要素１２の相対的な熱膨張の最大値と同じかまたはこれより大きく設定されている。この構成によれば、自由な移動性を損なうことなく、横方向の摺動の際の案内を確保することができる。
【００１６】
横方向に遊びを伴って穴明きプレート２２に吊り下げられているフィルター要素２が図５に示されている。この穴明きプレート２２はフィルター装置のダスト含有ガス・チャンバーをクリーン・ガス・チャンバーに分離する働きをしており、受け支え要素１２と一体化されている。フィルター要素２の上部開放端にカラー２３が設けられており、該カラー２３は、球面状に湾曲した支持面を介して中間片１６の接触面１７上に載置されている。この構成の場合でも、中間片１６と受け支え要素１２との互いに向かい合っている封止面１８と１９は面平行の状態で延在している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に従って構成されたダストを含んだ高温のガスを濾過する濾過装置を長さ方向に切断した概念的な断面図である。
【図２】図１に示されている濾過装置の平面図である。
【図３】図１に示されているＺ部の詳細断面図である。
【図４】本発明の別の実施例に従って構成された濾過装置であって、図１に示されているＺ部の詳細断面図である。
【図５】吊り下げされているフィルター要素の断面図である。
【符号の説明】
１ 円筒状の本体
２ フィルター・コア
３ ホッパー
４ 出口継手
５ 入口継手
６ 内部スペース
７ ヘッダー
８ 排出管路
９ 中空体
１０ カバー
１１ フィルター要素の下端面
１２ 受け支え要素
１３ 抑え重し
１４ 支持体
１５ ホルダー
１６ 中間片
１７ 接触面
１８、１９ 封止面
２０、２１ リング状の肩
２２ 穴明きプレート
２３ カラー

Claims (2)

1. ダスト含有ガス・チャンバーとクリーン・ガス・チャンバーを有する本体（１）内に配置されていて、前記クリーン・ガス・チャンバーと接続された出口開口を除いて残りの部分が連続している多孔質なセラミック製中空体（９）からなる複数のフィルター要素（２）を使用してダストを含んだ高温のガスを濾過する濾過装置において、各フィルター要素（２）の出口開口を取り囲んでいる下端面（１１）が球形凸面状の支持面として形成されているとともに、前記クリーン・ガス・チャンバーにそれぞれ固定された環状の金属製受け支え要素（１２）上にそれぞれ載置された環状の中間片（１６）によって支持されていることと、前記環状中間片（１６）は前記セラミック製フィルター要素（２）の線膨張係数と等しい線膨張係数を有するセラミック材料から作られていて、その上側には、球形凸面状の支持面としての前記フィルター要素の下端面（１１）と嵌まり合って当接する該下端面（１１）と同一の曲率半径を有する球形凹面状の接触面（１７）を備えていることと、前記環状中間片（１６）と前記受け支え要素（１２）とは両者が互いに向かい合っている側に互いに平行な水平封止面（１８、１９）を備えており、これにより該中間片（１６）が該受け支え要素（１２）の水平封止面（１９）上をダストを封止した状態で水平方向に自由に摺動し得るようにされていることとを特徴とする濾過装置。
2. 中間片（１６）と受け支え要素（１２）が、互いに垂直方向に隔置されたガイド（２０、２１）を備えていることと、ガイド（２０、２１）間の間隙が、中間片（１６）と受け支え要素（１２）の水平方向に生じる熱膨張の最大変化量に少なくとも等しいこととを特徴とする請求項１記載の濾過装置。

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