NO178141B - Forsterket hylsemontasje - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en forsterket hylsemontasje, særlig for anvendelse ved gassfiltrering, omfattende en hul hylse som er dannet av et ikke-stivt platemateriale, en stiv, indre støtteringdel som er anordnet rundt hylsens innside, og en ytre klemdel som er fastspent rundt hylsens utside.

Forsterkede hylsemontasjer av ovennevnte type er

eksempelvis kjent fra US-patentskriftene 3 243 940 og 3 241 297.

Nyere miljølovgivning legger stadig strengere begrens-ninger ~på det tillatte nivå av partikkelformet materiale (såsom sot-, røyk- og støvpartikler) som kan avgis sammen med gasser som slippes ut i atmosfæren. Et typisk maksimalt tillatt faststoffs-innhold er 250 mg pr. m<3> luft, selv om det i noen land foreskri-ves lavere grenser, såsom 100 mg pr. m<3>. Det finnes imidlertid et behov for å kunne oppfylle stadig strengere emisjonsnormer.

For å fjerne partikler fra gasser, er sådanne instal-lasjoner som kraftstasjoner, fabrikkanlegg, forbrenningsovner etc, utstyrt med posefiltre som filtrerer ut og samler opp det faste materiale. Én spesiell konstruksjon benytter filterduk som er formet til rørformede, vertikale hylser. Gass som skal filtreres, ledes da gjennom hylsene, enten fra innsiden eller utsiden. Fast materiale som oppsamles på filterposene, kan fjernes periodisk ved hjelp av mekanisk risting eller ved å anvende mottrykk på hylsene for å løsrive materialet som faller ned og samles opp. I én spesiell filtertype ledes gass som skal filtreres, oppover inne i filterhylsen. Når fast materiale bygger seg opp på filteret, rengjøres dette enten ved å anvende et motsatt trykk av rengjøringsluft på utsiden av hylsen, eller ved å anvende et redusert trykk på innsiden av hylsen, slik at hylsen faller delvis sammen og forårsaker at det faste stoff blir løsrevet. Det er imidlertid viktig at hylsen ikke må tillates å falle fullstendig sammen og derved hindre luftstrøm og fjerning av faste stoffer. For å hindre sammenbrudd av hylsen, er ringer sydd rundt utsiden av filterhylsen med regelmessige mellomrom langs dennes lengde. Sådanne filtre har typisk en lengde på 5 til 12 meter og har ringer innsydd med mellomrom på ca. 1 meter.

Gassen som skal filtreres, ligger ofte på forholdsvis høye temperaturer, f.eks. 150 til 300°C, og kan inneholde korroderende gasser, såsom svoveloksider og nitrogenoksider. Det materiale som benyttes til å bygge opp filterhylsen, må derfor velges slik at det motstår de forhold som påtreffes. Et særlig velegnet materiale er et materiale av ekspandert polytetrafluor-etylen (PTFE) som er tilgjengelig under det registrerte varemerke GORE-TEX. Ekspansjon av materialet resulterer i en meget liten porestørrelse som er i stand til å filtrere ut partikler av submikronstørrelse. PTFE-materiale er også i stand til å motstå høye temperaturer og korroderende gasser. PTFE-filteret vil vanligvis være understøttet på et vevd eller ikke-vevd støtte-materiale.

Selv om selve PTFE-filtermaterialet er i stand til å utelukke nesten alle partikler, settes det en grense på effekti-viteten av det totale filter på grunn av at støtteringene er sydd på plass. De hull som dannes ved syingsprosessen, blir gradvis utvidet på grunn av strekkraften på filterduken og trekke- og kuttevirkningen av sytråden. Dette fører til forholdsvis store hull som tillater små partikler å unnslippe, og utgjør også svekningspunkter i filteret som fører til mekanisk svikt.

Det er et formål med oppfinnelsen å forbedre fastgjøringen av støtteringene til den hule filterhylse.

Ovennevnte formål oppnås med en hylsemontasje av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjenneteg-net ved at den ytre klemdel har et tverrsnitt som omfatter et kanalformet tverrsnittsparti som operativt omslutter den indre støtteringdel slik at delene griper hylsen og er sikkert anbrakt på denne.

Den hule hylse kan være dannet av hvilket som helst vevd eller ikke-vevd materiale som er egnet for den aktuelle anvendelse. Selv om den foreliggende oppfinnelse særlig er beregnet for anvendelse på filtreringsområdet, kan den også komme til generell anvendelse der hvor en hylse av ikke-stivt materiale skal holdes åpen, såsom i en sjakt. For filtreringsanvendelser er materialet fortrinnsvis en gassgjennomtrengelig filtrerings-membran, såsom en ekspandert fluorkarbonpolymer, særlig PTFE. For å tilveiebringe strukturell styrke, kan filtermembranen være understøttet, for eksempel ved hjelp av laminering eller direkte avsetning, på et vevd eller ikke-vevd substrat som er dannet for eksempel av glassfiber, rustfritt stål eller en polymer (såsom en fluorkarbonpolymer, en polyester, en polyamid, eller polypro-pylen), eller av karbonfiber. Det spesielle substratmateriale vil vanligvis være valgt i avhengighet av temperaturen og korrosjonsvirkningen av den gass som skal filtreres. Polymer-substratmaterialer kan omfatte fyllstoffer, såsom karbon, for å gi materialet antistatiske egenskaper.

Den stive, indre støtteringdel har vanligvis en sirkulær eller oval form, og er typisk dannet av et inert metall, såsom rustfritt stål.

Den ytre fastspennings- eller klemdel har generelt samme form som ringdelen, og er dannet av det samme materiale for å unngå at spenninger fremkalles på grunn av forskjellig varmeutvidelse.

Støtteringdelen og klemdelen har innbyrdes sammenkoplbare tverrsnittsformer, slik at de blir låst til hverandre når klemdelen fastspennes rundt støtteringen. I én utførelse har ringen sirkulært tverrsnitt og klemdelen har kanaltverrsnitt, eller omvendt. I en annen utførelse har begge innbyrdes sammenkoplbare, kanalformede tverrsnitt.

For å øke fastspenningsarealet, kan to ringer med sirkulært tverrsnitt benyttes side om side, selv om dette gjør monteringen noe vanskeligere. I en foretrukket utførelse har imidlertid den indre ring et ovalt tverrsnitt (med ovalens lange akse langs retningen av den hule hylse), og klemdelen har en tilsvarende ovalformet kanal. Dette ovale tverrsnitt tilveie-bringer et stort fastspennings-kontaktareal og reduserer også den vinkel over hvilken hylsematerialet bøyes. Begge deler bidrar til å unngå skade på hylsematerialet.

Den ytre klemdel har vanligvis variabel omkretslengde, slik at den kan strammes eller tiltrekkes rundt støtteringen. Klemdelen kan således være forsynt med en skrukiemme eller båndklemme for stramming av klemdelen. Imidlertid er mange passende måter for stramming av klemdelen kjente innen faget.

For å hindre at det skapes folder i filterhylsen, hvilket kunne føre til for tidlig svikt, er det viktig at delene må være sikkert fastspent på plass, vanligvis i rett vinkel med retningen av den hule hylse. For å hindre gnidning av filtermaterialet, kan det være ønskelig å anbringe plater av polymer-materiale mellom delene og filterhylsen.

Den forsterkede hylsemontasje er særlig nyttig for tilveiebringelse av filtre med høy ytelse, særlig når den benyttes i forbindelse med filtermembraner av ekspandert PTFE-materiale og eliminerer syingshull rundt støtteringene. Sådanne filtre kan benyttes for fjerning av partikler av mikronstørrelse fra røykgass fra kullfyrte kjeler, før gassen ledes til katalytiske omformere for fjerning av svoveloksider og nitrogenoksider. Slike partikler ville ellers ha en tendens til å deaktivere katalyttmaterialene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et tverrsnittsriss av en del av en forsterket hylsemontasje for gassfiltrering, fig. 2 viser et sideriss av en båndklemme for stramming av den ytre klemdel, og fig. 3 viser et delsnitt av en ytterligere utførelse hvor støtteringen har ovalt tverrsnitt.

Som vist på fig. 1, omfatter montasjen en hul hylse 2 som er dannet av en gassgjennomtrengelig filtervevnad. En sirkulær forsterknings-støtteringdel 4 med sirkulært tverrsnitt er fastspent inne i hylsen ved hjelp av en ytre klemdel 6 med kanalformet tverrsnitt som danner inngrep med den indre støtte-ringdel, idet den griper om hylsen og på sikker måte lokaliserer ringdelen på plass.

Filtervevnaden av hvilken hylsen er dannet i det foreliggende eksempel, omfatter en vevd glassfiber-støttevevnad som til sin innside har laminert en tynn, gjennomtrengelig membran som er dannet av ekspandert PTFE (tilgjengelig under det registrerte varemerke GORE-TEX) som inneholder bitte små porer som er tilstrekkelige til å fjerne fast, partikkelformet stoff med en partikkelstørrelse ned til submikron-nivåer. I motsetning til andre filtervevnader har den ekspanderte PTFE-membran en tendens til å holde på faste partikler på sin overflate, hvilket letter senere fjerning av det oppsamlede, faste materiale. PTFE har videre meget gode egenskaper med hensyn til temperatur og kjemisk motstand.

Den indre støtteringdel 4 er vanligvis dannet av rustfritt stål og virker til å holde hylsen åpen, særlig under rengjøringsoperasjoner med motsatt luftstrøm. Den kanalformede klemdel 6 er også dannet av rustfritt stål for å minimere eventuelle virkninger av forskjellig utvidelse. Alternativt kan klemdelen være dannet av et metall med en noe lavere utvidelses-koeffisient, slik at stigning i temperatur ville ha en tendens til å stramme klemdelen rundt ringen. Vanligvis vil filterhylsen ha en lengde på ca. 10 meter og være forsynt med indre støtte-ringdeler som er fastspent på plass med omtrent 1 meters 5 mellomrom langs hylsens lengde.

Fig. 2 viser en typisk båndklemme 8 for stramming eller tiltrekking av den ytre klemdel 6 rundt den indre støtte-ringdel 4. Imidlertid vil mange alternative måter for stramming

av klemdelen være åpenbare for en fagmann. Klemdelen 6 har to lo overlappende, innbyrdes glidbare ender 10, 12. To atskilte kroker 14, 15 er anordnet på den ene ende 12 og festet til denne, f.eks. ved hjelp av nagler. En oversenter-klemmemekanisme 16 er festet til den andre ende 10. Klemmen omfatter et legeme 18 som

er svingbart festet til enden 10 i et dreiepunkt 20 via en L5 basisdel. En sløyfe 22 som har et senteravsnitt 23 i form av en f jærspiral, er ved den ene ende svingbart festet til legemet 18 og ved sin andre ende hektet over kroken 14 eller 15, og fastgjør derved de to ender av klemdelen til hverandre. Klemmen er i den

låste stilling sikret ved hjelp av en selvgjengende skrue 24 som

>. o passerer gjennom et hull i en forlengelse 26 av legemet 18 og er innskrudd i et gjenget hull i en skråttstilt bøyle 28 som er dannet som en forlengelse av basisplaten.

Fig. 3 viser en andre utførelse hvor støtteringdelen 34 har ovalt tverrsnitt for å maksimere fastspenningsarealet for en !5 gitt ringvekt. Klemdelen 36 har et komplementært kanaltverrsnitt. Det ovale tverrsnitt reduserer hylsematerialets kontakt-vinkel når luft slippes ut av hylsen under rengjøringsoperasjoner under mottrykk, og hjelper til å minimere sjansen for skade på

filterhylsen.

>o Mellom den ovale støtteringdel 34 og klemdelen 36 er det innskutt et filtlag 40 som er dannet av PTFE, og som hjelper til å beskytte filterhylsen mot avsliping eller oppskjæring på grunn av klemdelen. Filten passerer rundt klemdelen og båndklemmen slik at den omslutter disse, og de to kanter er sydd sammen

>s langs en søm 42. Omslutning av klemdelen og båndklemmen på denne måte hjelper til å hindre skade på tilstøtende filterhylser under installasj on.

Den forsterkede hylsemontasje kan settes sammen på følgende måte. Den hule hylse av filtermateriale strekkes ut og posisjoner for støtteringdelene markeres på dennes utside. Ringene innføres deretter én ad gangen, og et lag av polstrings-filt plasseres rundt ringen på hylsens utside. En klemdel fastspennes deretter rundt hylsens ytre, idet man passer på at ringene fastgjøres på plass i rett vinkel med den hule hylses lengderetning. For å lokalisere klemdelen, atskilles båndklemmen, og endene av klemdelen trekkes noe fra hverandre for å gjøre det mulig for klemdelen å påskyves rundt støtteringen. Endene trekkes deretter sammen og sløyfen 22 hektes over kroken 14. Legemet 18 svinges nedover for å nå den posisjon som er vist på fig. 2. Den langsgående spennkraft på den hule filterhylse slakkes av så snart alle ringer er blitt fastspent på plass, og hylsen antar den avspente stilling som er vist på fig. 1. Etter hvert som det materiale som er fastspent mellom ringen og klemdelen avspennes, reduseres også det radialt utadrettede trykk som utøves av hylsematerialet på klemdelen, slik at det kan oppstå en grad av klaring. Denne kan opptas ved å åpne båndklemmen, stramme sløyfen ytterligere og hekte den over den bakre krok 15. Skruen 24 fastskrues (eller klinkes) deretter til bøylen 28 for å holde klemmen i sin låste stilling.

Filteret drives på følgende måte. Partikkelbelastet gass ledes inn på innsiden av hylsen gjennom bunnenden, idet toppen er lukket. Renset luft passerer ut gjennom hylsen, mens de faste partikler fastholdes på hylsens innside. Når trykkfal-let over filteret stiger til et forutbestemt nivå, rengjøres filteret ved å anvende en partiell sugekraft på hylsens innside for å trekke luft tilbake gjennom hylsen. Dette får hylsen til å falle delvis sammen og forårsaker at de faste partikler blir løsrevet og faller ned i sentrum av hylsen for å oppsamles. De indre støtteringdeler 4 hindrer at hylsen faller totalt sammen, slik at det alltid etterlates et sentralt luftstrømrom langs hele lengden av filterhylsen.

Claims (7)

1. Forsterket hylsemontasje, særlig for anvendelse ved gassfiltrering, omfattende en hul hylse (2) som er dannet av et ikke-stivt platemateriale, en stiv, indre støtteringdel (4; 34) som er anordnet rundt hylsens innside, og en ytre klemdel (6; 36) som er fastspent rundt hylsens utside, KARAKTERISERT VED at den ytre klemdel (6; 36) har et tverrsnitt som omfatter et kanalformet tverrsnittsparti som operativt omslutter den indre støtteringdel (4; 34) slik at delene griper hylsen (2) og er sikkert anbrakt på denne.

2. Montasje ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hylsematerialet består av en film av porøs, ekspandert polytetrafluor-etylen.

3. Montasje ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den porøse, ekspanderte polytetrafluoretylenfilm er laminert til et substratmateriale.

4. Montasje ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at støtteringdelen (34) har ovalt tverrsnitt.

5. Montasje ifølge ett av kravene 1-3, KARAKTERISERT VED at den omfatter to støtteringdeler som hver har sirkulært tverrsnitt og er anordnet side om side.

6. Montasje ifølge ett av de foregående krav, KARAK-TERISERT VED at den ytre klemdel er avbrutt langs omkretsen og er forsynt med en klemmeanordning (8) for stramming av klemdelen rundt den indre ringdel.

7. Filtermontasje omfattende en forsterket hylsemontasje ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at den omfatter en anordning for innføring av en strøm av gass som skal rengjøres, i det indre av hylsemontasjen, og en anordning for tilveiebringelse av et mottrykk over hylsemontasjen, slik at stoff som er filtrert fra gasstrømmen, løsrives.