過濾元件的製作方法

2023-09-17 07:22:05

本發明涉及陶瓷過濾裝置。

背景技術：

相比於傳統的紡織過濾元件，陶瓷過濾器更常用來從熱氣流中去除顆粒，因為陶瓷過濾器具有卓越的濾清特性，並且在較高溫度下也不會有實質上的性能退化，其在高達1100℃的溫度下仍保持基本上的穩定。陶瓷過濾器通常包括剛性陶瓷管，其具有位於過濾器開口端的徑向法蘭，同時可通過使用壓縮陶瓷纖維的墊圈將徑向法蘭固定在平坦的平面管板和夾板之間，進而將該剛性陶瓷罐安裝至過濾器殼體以形成封閉。

然而，眾所周知的是，這樣的陶瓷過濾器質硬而易碎，容易破裂，特別是在靠近法蘭的開口端，尤其是當過濾元件具有約3米或更大的長度尺寸的時候。這樣的缺點是，大塊的陶瓷過濾器可能會掉落到裝有濾過的顆粒物的收集料鬥中，從而汙染濾過的顆粒物。對顆粒物的汙染並不是想要的，特別是當顆粒物很有價值的時候，因為這可能使得該顆粒物不得不被丟棄和/或中斷過濾操作，直至從料鬥中去除了該破裂部分。

眾所周知，用金屬籠強化陶瓷過濾器，能使過濾元件在被夾緊在過濾器殼體內時能夠承受更高的側向載荷。儘管側向強度得到提升，但是在爆炸的情況下、或者當大和/或粗糙的粉塵顆粒撞擊陶瓷過濾器的時候，陶瓷過濾器仍可能會破裂。此外，陶瓷過濾器的破裂可能因輕微地顫、地震以及類似的自然現象而發生。

技術實現要素：

本發明的實施例的目的在於提供一種克服了上述缺點的陶瓷過濾裝置。

根據本發明的第一方面，提供一種陶瓷過濾裝置，該陶瓷過濾裝置包括陶瓷過濾器和安置在該陶瓷過濾器內的支撐件，其中該支撐件與陶瓷過濾器的內壁接觸。根據本發明第一方面所述支撐件的優點在於，陶瓷過濾器能夠承受更大的彎曲動作，從而最小化該陶瓷過濾器破裂的風險。進一步的，由於支撐件在使用時與陶瓷過濾器的內壁恆久接觸，因此在陶瓷過濾器破裂的情況下，該支撐件能夠繼續保持該陶瓷過濾器。這樣的優點在於，陶瓷過濾器的破裂部分不會掉落到裝有顆粒物的料鬥，從而防止汙染顆粒物。理想情況下，該支撐件基本上沿著陶瓷過濾器的全長延伸。

該支撐件並非多孔的塗層。而是一種為剛性自支撐陶瓷過濾器提供機械強化的裝置。該支撐件可包括多個杆和沿著這些杆間隔設置並連接至這些杆的兩個或多個強化元件。這樣的支撐件極其適於提高陶瓷過濾器的側向強度。通過提高陶瓷過濾器的側向強度，大大降低了破裂風險。支撐件可以是網狀或籠狀。

支撐件可包括5至15個杆，優選為8至12個杆。支撐件可包括15至35個強化元件，優選為20至30個強化元件。強化元件可以為箍狀。

強化元件可沿著杆以50mm至200mm的間隙範圍進行間隔設置，優選的間隙範圍為75mm至150mm。優選地，強化元件的高密集度位於最靠近陶瓷過濾器所連接的管板的支撐件的端部處。通過設置6至14個強化元件，優選地以50至100mm的間隙隔開，陶瓷過濾器得以在其最容易破裂的位置處得到額外的支撐。與此相反，強化元件的低密集度位於該支撐件另一邊的端部處。在此端部處，可以以大於100mm至200mm的間隙間隔設置5至10個強化元件。

支撐件可包括用於與陶瓷過濾器的內壁接觸的轉向節。在陶瓷過濾器破裂的情況下，該轉向節用於繼續保持陶瓷過濾器的破裂部分，使得這些破裂部分不會掉落到裝有顆粒物的料鬥中。相比於不含有轉向節的支撐件，含有一個或多個轉向節的支撐件能夠支撐更大的載荷。

轉向節的直徑可大於支撐件主體的直徑。支撐件主體可定義為支撐件在轉向節上方的區域。

如圖1所示，轉向節可通過基本上向內折彎一個或多個杆的一段來形成。這樣的優點在於內延杆段(inwardlyextendingbarsections)展現出的「天然彈簧(naturalspring)」的性能，使得該支撐件能夠輕鬆插入到陶瓷過濾器中。這同時也保證了針對陶瓷過濾器內壁的破壞得到最小化。此外，含有轉向節和內延杆段的支撐件適用於為具有輕微弓度、波度或可變內徑的陶瓷過濾器提供支撐。進一步地，該支撐件更好地顧及了具有低熱膨脹係數的陶瓷過濾器和通常由金屬材料製成的在高溫下具有高熱膨脹係數的支撐件之間的熱膨脹差異。這尤為重要，因為在某些情況下，所支撐的陶瓷過濾器可能處於高達1100℃的熱處理中。

支撐件在轉向節處的直徑可大於支撐件在內延杆段尖端的直徑。

該支撐件在其一端可包括一個或多個轉向節，優先為在遠離與陶瓷過濾器連接的管板的支撐端。這意味著，無論破裂發生在何處，陶瓷過濾器的斷裂部分都會被繼續保持，防止對顆粒物的汙染。

通過在每個杆或任意交替的杆上設置轉向節，陶瓷過濾器在破裂的情況下也能得到足夠的支撐。

在本發明的另一個實施例中，可在支撐件的兩端設置一個或多個轉向節和內延杆段。

或者，支撐件可包括更多的轉向節，這些轉向節可焊接至杆上。

支撐件可包括與該支撐件連接的次級支撐元件，該次級支撐元件從支撐件開始徑向延伸以同陶瓷過濾器的內壁接觸。這樣的優點在於，在陶瓷過濾器破裂的情況下，轉向節和次級支撐元件可用於繼續保持陶瓷過濾器的破裂部分，確保過濾元件的破裂部分不會掉落到料鬥中。

次級支撐元件可從支撐件中拆卸下來。這樣的優點在於降低製造支撐件時製造過程的複雜性。以此方式，支撐件和次級支撐元件可分別進行製造，然後在支撐件被設置到陶瓷過濾器內之前裝配在一起。

支撐件可在其一端包括一個或多個次級支撐元件，優選為在遠離與陶瓷過濾器連接的管板的支撐端。這樣的優點在於，無論破裂出現於何處，該次級支撐元件都能夠在陶瓷過濾器破裂的情況下繼續保持該陶瓷過濾器。

該支撐件優選地包括至少兩個次級支撐元件。業已發現的是，具有至少兩個次級支撐元件的支撐件極其適於在陶瓷過濾器破裂時繼續保持該陶瓷過濾器。為了增強安全性，可使用含有四個次級支撐元件的支撐件。

這樣的過濾器能夠在超過900℃、高達約1100℃的溫度下運行。

同樣業已發現的是，含有葉片的次級支撐元件尤為適於在破裂發生時繼續保持陶瓷過濾器，即便該破裂發生在最靠近管板的端部。這樣的優點在於，可以使用較少數量的次級支撐元件來保持陶瓷過濾器。

支撐件可包括文氏管。

陶瓷過濾器的長度可在1.0和5.0米的範圍之內，優選為在1.5和3.0米的範圍之內。支撐件可基本上沿著陶瓷過濾器的長度延伸。這樣的優點在於，沿陶瓷過濾器全長的側向強度都得以得到提升，而不僅只是沿其全長的部分。

陶瓷過濾元件並非多塗層的結構，而是一體式結構。所設置的支撐件獨立地提供額外的強度和抗振性。

支撐件可包含金屬材料，比如不鏽鋼。由不鏽鋼製成的支撐件是非常合適的，因為它們對有可能會化學性地腐蝕掉支撐件的高溫氣體汙染物展現出良好的耐腐蝕性。或者，該金屬材料可包含塗層軟鋼。

次級支撐元件也可包含金屬材料，比如不鏽鋼或塗層軟鋼。

過濾器具有作為氣體的顆粒過濾器的特殊應用。其可用作粉塵過濾器。

陶瓷過濾器和支撐件可設置為細長的中空管的形式。過濾元件可封閉其一端，而在相對於該封閉端的另一端具有徑向外延的法蘭。

不同於紡織過濾器，陶瓷過濾器是剛性且自支撐的。支撐件並不影響陶瓷過濾器的形狀，也無法保持其表面積，而是提供強化來處理地震等帶來的結果。

根據本發明的第二方面，提供一種用於提供支撐陶瓷過濾裝置的方法，該方法包括以下步驟：

a.提供陶瓷過濾器；

b.提供支撐件；

c.將支撐件設置在陶瓷過濾器內，使得該支撐件與陶瓷過濾器的內壁接觸。

根據本發明的第三方面，提供一種用於支撐陶瓷過濾器的支撐件，其中該支撐件包括用於與陶瓷過濾器內壁接觸的轉向節。根據本發明第三方面的支撐件可根據需要或適當地結合關於本發明第一方面中所描述支撐件的任意或全部特徵。

根據本發明的第四方面，提供一種用於支撐陶瓷過濾器的支撐件，其中該支撐件包括次級支撐元件，該次級支撐元件從該支撐件開始徑向延伸至與陶瓷過濾器內壁接觸。根據本發明第四方面的支撐件可根據需要或適當地結合關於本發明第一方面中所描述支撐件的任意或全部特徵。

附圖說明

為便於理解本發明，現將結合附圖對其中的實施例進行描述，此描述僅用於示例。在附圖中：

圖1a示出包含轉向節和內延杆段的支撐件。

圖1b示出包含轉向節和內延杆段的支撐件的分解圖。

圖1c示出支撐件的平面圖。

圖2示出根據本發明的次級支撐元件的第一種設計。

圖3示出包含主要支撐元件和次級支撐元件的支撐件。

圖4示出包含主要支撐元件和次級支撐元件的支撐件被設置在陶瓷過濾器內。

圖5a和5b示出根據本發明的次級支撐元件的第二種設計。

具體實施方式

圖1a-c示出支撐件(1)的第一種實例。以封閉外殼形式存在的支撐件的長度尺寸為2700mm，直徑為100mm。該支撐件包括八個垂直杆(2)和強化箍(3)，該八個垂直杆設置在基本上間隔開的圓柱狀構造中，該強化箍沿著垂直杆間隔設置並連接至該垂直杆以形成具有中空管狀結構的支撐件。支撐件包括以150mm間隙進行間隔設置的10個強化箍和以75mm間隙進行間隔設置的13個強化箍。以150mm間隙間隔設置的10個強化箍位於最靠近轉向節(4)和內延杆段(5)的支撐件的端部。轉向節和最靠近該轉向節的強化箍之間的距離為100mm，而內延杆段的長度為25mm。所述13個強化箍位於最靠近軸環(6)的支撐件的端部，其中該支撐件至少部分地被容納至該軸環(6)。通過在該端部減少強化元件間的距離，例如從150mm減少至75mm，陶瓷過濾器最容易破裂的地方能夠得到額外的支撐。

根據本發明的第二個實例，長度為1600mm的管狀結構支撐件包括八個垂直杆(2)和強化箍，該強化箍沿著該垂直杆間隔設置且連接至該垂直杆。在此實例中，以140mm間隙間隔設置的6個強化箍位於最靠近轉向節(4)和內延杆段(5)的端部，然而以75mm間隙間隔設置的7個強化箍則位於最靠近管板的端部，該管板遠離於轉向節和內延杆段。轉向節和最靠近該轉向節的強化箍之間的距離為100mm，而內延杆段的長度則為25mm。

在這兩個實例中，轉向節處的支撐件的直徑為120mm，而轉向節上方的支撐件的直徑則為100mm。同樣的，內延杆段尖端的直徑為100mm。

業已發現，根據實例1和實例2所述的支撐件極其適於在陶瓷過濾器破裂時繼續保持陶瓷過濾器。此外還發現，含有轉向節的支撐件可在不對陶瓷過濾器內壁造成傷害的情況下，輕易地插入至陶瓷過濾器中。

圖2示出次級支撐元件(7a)的第一種設計。該次級支撐元件包括基本上為矩形的主體(8)。該矩形主體展現出輕微的s輪廓。這是由於該矩形主體在其一端輕微地上傾，而在另一端則輕微地下傾。主體的上傾端(9)具有外緣，該外緣用於抓住陶瓷過濾器的內壁。主體的下傾端(10)與從主體的每個縱向邊緣處開始延伸的兩個片狀物(11、12)一起，用於將次級支撐元件附接到強化箍(3)。

如圖3所示，主體的下傾端與該支撐件的箍(3)內部相配合。所述兩個片狀物則停留在支撐件外部，並按壓到垂直杆(2)上。這意味著，在次級支撐元件安裝完成後，存在足夠的壓力來將該次級支撐元件保持在封閉殼體上。為了增強安全性，在次級支撐元件固定到支撐件之後，主體的下傾端可繞著該箍折彎，從而確保該次級支撐元件不會被輕易移開。

圖4示出陶瓷過濾器(13)、以封閉殼體形式存在的支撐件(1)和位於該封閉殼體一端的次級支撐元件(7a)。首先通過將包含次級支撐元件的端部滑動至陶瓷過濾器內，來將該支撐件設置於陶瓷過濾器內部。這意味著，次級支撐元件的矩形主體(8)在主體的上傾端(9)之前先進入陶瓷過濾器。這確保了對於陶瓷過濾器內壁的損害最小化。一旦進入到陶瓷過濾器內部，軸向向外延伸的矩形主體便會使矩形主體的上傾端緊緊地壓靠住陶瓷過濾器的內壁，這確保了陶瓷過濾器在破裂時仍能被繼續保持住。

圖5a和5b示出次級支撐元件(7a)的第二種設計，其中包括矩形主體(14)，該矩形主體(14)的一端具有上傾突出部(15)，而在另一端則具有葉片部分(16)，該另一端相對於主體的平面輕微上傾。次級支撐元件還包括上傾片狀物(17、18)，該上傾片狀物沿著主體的縱向邊緣延伸。通過將次級支撐元件放置在封閉殼體的內部，然後分別繞著箍(3)和垂直杆(2)折彎上傾突出部和上傾片狀物，從而使該次級支撐元件固定到支撐件(2)。這使得次級支撐元件的葉片部分從封閉殼體開始徑向向外延伸。

可在支撐件(1)上附接任意數量的次級支撐原件(7a)。然而，首先通過在支撐體的一端部附接四個次級支撐元件，然後將該支撐體端部插入至陶瓷過濾器(13)中，當陶瓷過濾器破裂時，陶瓷過濾器的全部重量都得到支撐，即便該破裂發生在最靠近陶瓷過濾器所連接的管板的端部。同樣業已發現的是，當陶瓷過濾器在最靠近管板的端部破裂時，含有兩個次級支撐元件(7b)的支撐件足以保持該陶瓷過濾器及其相關的粉塵塊。這樣的優點在於，不必中斷過濾操作，並且待過濾的顆粒物不會被來自破裂的陶瓷過濾器的陶瓷材料所汙染。