(57)【要約】  工業ガスのダスト除去用の、特にフィルタカートリッジの形態のフィルタエレメント（１）、並びに該フィルタエレメント（１）を用いたフィルタ装置（１００）が提案される。本発明によるフィルタエレメント（１）は、フィルタボデー（１０）と外側骨組（３０）とを有している。フィルタエレメント（１０）は、延在方向又は長手方向（ｚ）に沿って細長い形状に延びている。外側骨組（３０）は、フィルタボデー（１０）の外側に形成されている、又は取り付けられており、これによりフィルタボデー（１０）が外側骨組（３０）に支持されることになった結果、引っ張り、圧縮、曲げ及び／又はねじれに関して、外側骨組無しの装置に比べ、機械的な負担が軽減されて安定化されている。本発明によるフィルタ装置（１００）では、原料ガス室（１１０）とクリーンガス室（１２０）とが、本発明による１つ又は複数のフィルタエレメント（１）を介して流体力学的に接続されており、運転中に原料ガスが原料ガス室（１１０）から流入する際には、１つ又は複数のフィルタエレメント（１）を介してガスが浄化された形態で、クリーンガス室（１２０）に流入するようになっている。
2016531730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手延在方向（ｚ）に沿って細長く延びるフィルタボデー（１０）と、外側骨組（３０）とを備えるフィルタエレメント（１）、特に工業ガスのダスト除去用のフィルタカートリッジにおいて、前記外側骨組（３０）が、前記フィルタボデー（１０）の外側に形成されていることにより、該フィルタボデー（１０）が前記外側骨組（３０）に支持されるようになっており、これにより引っ張り、圧縮、曲げ及び／又はねじれに関して、外側骨組無しの装置に比べ、機械的な負担が軽減されていると共に安定化されていることを特徴とする、フィルタエレメント（１）。
【請求項２】
前記外側骨組（３０）は、複数の機械的な支持部材（３１）を有しており、これらの機械的な支持部材（３１）はその全体で、前記フィルタボデー（１０）の外側をケージ状に取り囲んでいる、請求項１記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項３】
前記機械的な支持部材（３１）はそれぞれ、線材、縄材又は棒材等として、特に互いに同一に形成されている、請求項２記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項４】
前記外側骨組（３０）及び特に前記機械的な支持部材（３１）は、前記フィルタボデー（１０）の長手延在方向（ｚ）に見て前記フィルタボデー（１０）の第１若しくは第２の端部（１０ａ,１０ｂ）において前記フィルタボデー（１０）に取り付けられた第１及び第２の保持部材（３２，３３）を介して、前記フィルタボデー（１０）と機械的に連結されており、特に結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項５】
前記外側骨組（３０）及び特に前記機械的な支持部材（３１）は、セラミック材料又は金属材料、特に鋼、好適にはＩｎｖａｒ又はＰｅｒｎｉｆｅｒから形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項６】
前記機械的な支持部材（３１）はそれぞれ、その長手延在方向（ｚ）において複数の支持部材部分（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）から形成されており、
各１つの前記機械的な支持部材（３１）の前記支持部材部分（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）は、それぞれ継手（１５）を介して、特に取り外し可能に、互いに結合されている、請求項２を引用する請求項３から５までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項７】
前記フィルタボデー（１０）は、その長手延在方向（ｚ）において複数のフィルタボデー部分（１１，１２）から形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項８】
前記フィルタボデー（１０）の、長手延在方向（ｚ）に見て直接に隣接し合う前記フィルタボデー部分（１１，１２）が、それぞれスリーブ継手を介して、特に接着剤を使用して互いに結合されている、請求項７記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項９】
前記機械的な支持部材（３１）を長手延在方向（ｚ）に対して垂直な横方向において安定化させるために、横方向安定化部材（３５）が、特にリング状に、前記フィルタボデー（１０）の外側を取り囲むように形成されており、前記横方向安定化部材（３５）に前記機械的な支持部材（３１）が、長手延在方向（ｚ）に且つ／又は長手延在方向（ｚ）に垂直に支持されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（１）。
【請求項１０】
特に工業ガスのダスト除去用のフィルタ装置（１００）において、該フィルタ装置（１００）に、
原料ガスを供給可能な原料ガス室（１１０）と、
クリーンガス室（１２０）とが設けられており、
前記原料ガス室（１１０）と前記クリーンガス室（１２０）とは、請求項１から９までのいずれか１項記載の１つ又は複数のフィルタエレメント（１）を介して流体力学的に互いに接続されており、これにより原料ガスが前記原料ガス室（１１０）から流入する際には、１つ又は複数の前記フィルタエレメント（１）を介してガスが浄化された形態で前記クリーンガス室（１２０）に流入するようになっていることを特徴とする、特に工業ガスのダスト除去用のフィルタ装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に工業ガスのダスト除去用のフィルタカートリッジの形態のフィルタエレメント、並びに本発明によるフィルタエレメントを用いたフィルタ装置に関する。
【０００２】
発明の背景
工業ガスを後処理可能にする、又は排ガスとして環境に放出可能にする前には、工業ガスから望ましくない成分を除去するか、又は工業ガスを少なくとも浄化せねばならないことが多い。このことは特に、ガスに含まれる、濾過プロセスによって抑止可能なダストに当てはまるが、例えば収着剤により吸収されるか、又は触媒反応後に変換された形態で、後処理されるべき又は環境に放出されるべきガス中に残留する、別のガス状の成分にも当てはまる。
【０００３】
よってフィルタ装置において、いわゆるフィルタカートリッジをフィルタエレメントとして用いるフィルタ設備が使用される。このようなフィルタカートリッジは、セラミック状の基本材料から成り、例えば円筒形に細長く伸長させられており、且つ９０％を上回る範囲の孔体積を有する高多孔質である。フィルタバッグに比べるとフィルタカートリッジは、はるかに大きな温度ウインドウで使用可能である。フィルタバッグが典型的には約２５０℃まで使用可能であるのに対し、フィルタカートリッジは典型的には約８００℃まで、それどころか部分的には約１０００℃まで使用可能である。更にフィルタカートリッジは、典型的にはフィルタバッグよりも厚いフィルタ層を有しているので、触媒用の担体として、特に良好に適している。
【０００４】
このような特性に基づいて、前記のようなフィルタカートリッジは、工業ガスのダスト除去におけるフィルタエレメントとして、及び／又は触媒用の担体材料として特に適しているが、自重、引き留められたダスト粒子の重量、並びにガス、特にいわゆる洗浄パルスの供給による圧力負荷の支持に関して、限定的な機械安定性しか有していない。このような機械安定性に関する制約は、激しい工業的な運転において、例えばフィルタ設備内でのフィルタカートリッジの破損や落下による個々のフィルタエレメントの損傷、延いては本来濾過されるべき原料ガスの、フィルタ設備のクリーンガス室内への放出の増大を招く恐れがある。このことは望ましくない。
【０００５】
発明の要点
本発明の根底を成す課題は、フィルタ運転が特に効果的且つ確実に実施され、製造時にフィルタ設備の個々のフィルタエレメント並びにフィルタ装置を特に安全且つ容易に取り扱うことのできる、フィルタエレメント及び特に工業ガスのダスト除去用のフィルタカートリッジ、並びにフィルタ装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の根底を成す前記課題は、本発明に基づき独立請求項１記載の特徴を備えるフィルタエレメント、及び本発明に基づき独立請求項１０記載の特徴を備えるフィルタ装置によって解決される。本発明によるフィルタエレメントの有利な改良は、各従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明は、長手延在方向ｚに沿って細長く延びるフィルタボデーと、外側骨組とを備える、工業ガスのダスト除去用のフィルタエレメント及び特にフィルタカートリッジにおいて、外側骨組が、フィルタボデーの外側に形成されていることにより、フィルタボデーが外側骨組に支持されるようになっており、これにより引っ張り、圧縮、曲げ及び／又はねじれに関して、外側骨組無しの装置に比べ、機械的な負担が軽減されていると共に安定化されているものを提供する。
【０００８】
本発明に基づき外側骨組を設けることにより、一般に高多孔質の、フィルタエレメントのフィルタボデーが、機械的な負担を軽減されると共に安定化され、その結果、広範な負荷領域における引っ張り、圧縮、曲げ及び／又はねじれに基づいて過剰負荷延いては破損が生じることは一切なくなる。よって本発明によるフィルタエレメントは、高度な安全性を備えて、激しい工業運転でも、機械的負荷及び圧力負荷に関して拡張されたパラメータ範囲内で使用可能である。本発明によるフィルタエレメントの使用により、損傷延いては望ましくない放出のリスクが低下する。外側骨組が設けられたことによる機械的な負担の軽減及び安定化に基づいて、一般的な程度を越える、フィルタエレメントの長さの増大も考えられ、これにより例えば、３ｍを上回る既製長さの、セラミックを基本とする高多孔質のフィルタエレメントを製造して使用に供することが可能である。このことは、外側骨組無しの従来のフィルタエレメントでは不可能であるか、又は破損によるフィルタエレメントの欠陥に基づく付加的な放出のリスクの大幅な増大を伴わないと可能ではない。
【０００９】
本発明によるフィルタエレメントの１つの好適な実施形態において、外側骨組は、複数の機械的な支持部材を有しており、これらの機械的な支持部材はその全体で、フィルタボデーの外側をケージ又はかご状に取り囲んでいる。複数の機械的な支持部材によって、機械的な負担の軽減を特に一様に実現することができ、これによりフィルタエレメントの高度な安定化が達成され、延いては特に確実で安全な運転のパラメータ範囲が拡張されることになる。外側骨組は、好適には少なくとも３つの機械的な支持部材を有しており、特に好適には４つ又は５つの機械的な支持部材を有している。
【００１０】
有利には、機械的な部材はそれぞれ、線材、縄材又は棒材等として形成される。この場合、個々の機械的な支持部材はそれぞれ、特に同一に、又は同様に作用するように形成されている。
【００１１】
本発明によるフィルタエレメントの１つの好適な実施形態において、外側骨組及び特に機械的な支持部材は、フィルタボデーの長手延在方向ｚに見てフィルタボデーの第１若しくは第２の端部において該フィルタボデーに取り付けられた第１及び第２の保持部材を介して、フィルタボデーと機械的に連結、特に結合されている。この手段によって、フィルタボデーが外側骨組内で緊締されることにより安定化され、しかも機械的な負荷は、フィルタボデーの両端部に設けられた第１及び第２の保持部材を介して、機械的な支持部材に伝達されることになる。このことは、本来のフィルタボデーの、特に確実な機械的負担の軽減、延いては激しい工業運転における特に安全な使用を保証する。本発明によるフィルタエレメントの別の実施形態では、外側骨組は、トッププレートに直接に取付け可能に形成されている。この場合、外側骨組はトッププレートに直接に懸架されてよい。
【００１２】
有利には、外側骨組及び特に機械的な支持部材は、セラミック材料又は金属材料、特に鋼、好適にはＩｎｖａｒ又はＰｅｒｎｉｆｅｒから形成されている。相応に適した材料選択により、大きな温度変動においても外側骨組の熱膨張は、特に本来のフィルタボデーの膨張に比べると特に小さくなり、その結果、工業運転において熱的な交番荷重が加えられた場合でも、相応の手段が設けられていない装置ではやはり運転中に損傷を招く恐れのある高い熱機械応力が、本発明によるフィルタエレメントに生じることは一切ない。本発明によるフィルタエレメントの１つの好適な実施形態において、機械的な支持部材はそれぞれロープを有しており、このロープはタイロッドを介して第１の保持部材、特にカラー金属薄板に結合可能であると共に、ねじ山付きシンブルを介して第２の保持部材、特に球冠に結合可能である。
【００１３】
本発明によるフィルタエレメントの別の実施形態において、機械的な支持部材はそれぞれ、その長手延在方向ｚにおいて複数の支持部材部分から形成されており、この場合、各１つの機械的な支持部材の支持部材部分は、それぞれ継手を介して、特に取り外し可能に、互いに結合されている。
【００１４】
１つの別の実施形態によれば、本発明によるフィルタエレメントにおいてフィルタボデーが、その長手延在方向ｚにおいて複数のフィルタボデー部分から形成されていると、特に有利である。これにより、長手方向延在長さを特に長く伸長されたフィルタボデーを製造することが可能であり、これらのフィルタボデーは、複数部分から形成されていることに基づき、相応するフィルタ設備の構築に際して特に容易に、破損のリスクの増大無しで取り扱うことができる。
【００１５】
この場合、このような本発明によるフィルタエレメントでは、フィルタボデーの、長手延在方向ｚに見て直接に隣接し合うフィルタボデー部分が、それぞれスリーブ継手を介して、特に接着剤を使用して互いに結合されていると、特に有利である。これにより、フィルタボデーが複数部分から成っていても、特にフィルタ機能に関して不可欠の、フィルタボデー全体の機械的な材料統合が維持又は回復されるようになっている。適した接着剤は、例えばＲｅｘ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ−Ｐｒｏｄｕｋｔｅ  Ｇｒａｆ  ｖｏｎ  Ｒｅｘ  ＧｍｂＨの製品で、最高６００℃若しくは８００℃の耐熱性を有する「Ｌｉｔａｆｌｅｘ接着剤６００」と「Ｌｉｔａｆｌｅｘ接着剤８００」である。
【００１６】
また、本発明によるフィルタエレメントにおいて、機械的な支持部材を長手延在方向ｚに対して垂直な横方向において安定化させるために、横方向安定化部材が特にリング状に、フィルタボデーの外側を取り囲むように形成されており、これらの横方向安定化部材に機械的な支持部材が長手延在方向ｚに、且つ／又は長手延在方向ｚに垂直に支持されている場合も、特に有利である。これにより、特に外側骨組と、特に機械的な安定化部材とが複数部分から成る場合でも、フィルタボデーに作用する曲げ力に対して、特に高度な機械的な負担の軽減と安定化とが達成され得る。
【００１７】
本発明の別の態様では、特に工業ガスのダスト除去用の相応するフィルタ装置に、原料ガスを供給可能な原料ガス室と、クリーンガス室とが設けられており、原料ガス室とクリーンガス室とは、本発明による１つ又は複数のフィルタエレメントを介して流体力学的（流体連通可能）に互いに接続されており、原料ガスが原料ガス室から流入する際には、１つ又は複数のフィルタエレメントを介してガスが浄化された形態でクリーンガス室に流入するようになっている。本発明によるフィルタエレメントの使用に基づき、本発明によるフィルタエレメントを使用しない装置に比べて、特に確実であるにもかかわらず効率的なフィルタ運転が可能である。
【００１８】
このような態様や別の態様を、添付の図面につき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明によるフィルタエレメントの第１の実施形態の概略的な側方断面図である。
【図１Ｂ】本発明によるフィルタエレメントの第１の実施形態を、断面線Ｂ−Ｂに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図１Ｃ】本発明によるフィルタエレメントの第１の実施形態を、断面線Ｃ−Ｃに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図１Ｄ】本発明によるフィルタエレメントの第１の実施形態を、断面線Ｄ−Ｄに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図１Ｅ】本発明によるフィルタエレメントの第１の実施形態の概略的な側方断面図である。
【図１Ｆ】本発明によるフィルタエレメントの第１の実施形態の概略的な側方断面図である。
【図２Ａ】本発明によるフィルタエレメントの第２の実施形態の概略的な側方断面図である。
【図２Ｂ】本発明によるフィルタエレメントの第２の実施形態を、断面線Ｂ−Ｂに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図２Ｃ】本発明によるフィルタエレメントの第２の実施形態を、断面線Ｃ−Ｃに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図２Ｄ】本発明によるフィルタエレメントの第２の実施形態を、断面線Ｄ−Ｄに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図３Ａ】本発明によるフィルタエレメントの第３の実施形態の概略的な側方断面図である。
【図３Ｂ】本発明によるフィルタエレメントの第３の実施形態を、断面線Ｂ−Ｂに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図３Ｃ】本発明によるフィルタエレメントの第３の実施形態を、断面線Ｃ−Ｃに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図３Ｄ】本発明によるフィルタエレメントの第３の実施形態を、断面線Ｄ−Ｄに沿って延在方向ｚに対して垂直に横断した図である。
【図４】本発明によるフィルタエレメントの第４の実施形態を長手延在方向ｚに断面した図である。
【図５Ａ】本発明によるフィルタエレメント用の、２つの部分から成る外側骨組の別の実施形態の概略的な側方斜視図である。
【図５Ｂ】フィルタボデーを保持する外側骨組の１つの実施形態を構成する下側の保持部材の１つの実施形態の概略的な側方断面図である。
【図６】本発明によるフィルタエレメント用の、一体的な外側骨組の１つの実施形態の概略的な側方斜視図である。
【図７Ａ】下側の保持部材として球冠を備えた、２つの部分から成る外側骨組の更に別の実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】下側の保持部材として球冠が図示された図７Ａの外側骨組の実施形態の、機械的な支持部材の取付けに関する詳細部３１ｂを切り取って示す概略的な側面図である。
【図８Ａ】本発明によるフィルタエレメントの１つの実施形態を用いた本発明によるフィルタ装置の１つの実施形態の概略的な側方断面図である。
【図８Ｂ】本発明によるフィルタ装置のケーシング壁における複数の球冠の取付けに関する詳細部Ｂを概略的に示した図である。
【図８Ｃ】本発明によるフィルタ装置のケーシング壁における複数の球冠の取付けに関する詳細部Ｃを概略的に示した図である。
【図９】本発明によるフィルタ装置における、本発明によるフィルタエレメントの取付け及びシールの詳細部を概略的に示す側方断面図である。
【００２０】
実施形態の詳細な説明
以下に、本発明の各実施形態を説明する。本発明の全ての実施形態と、その技術的な特徴及び特性とは、個々に分けられるか、又は選択的にまとめて互いに任意に制約無しで組み合わされてよい。
【００２１】
構造上及び／又は機能上同一の、類似の、又は同一作用の特徴又は要素には、以下図面に関して同一の符号が付されている。これらの特徴又は要素の詳細な説明は、ケース毎には繰り返さない。
【００２２】
最初に図面全般について説明する。
【００２３】
本発明は、特にフィルタカートリッジ１にも関し、フィルタカートリッジ１のフィルタボデー１０は、シリケート繊維、つまり例えば酸化アルミニウム又は二酸化ケイ素、つまり例えばセラミック繊維、グラスウール又はロックウール繊維、を基本とした繊維から成るフィルタ材料２０を有している。この場合は、ＡＥＳ繊維（アルカリアースシリケート）から成る繊維状セラミック、例えばカルシウム−マグネシウムシリケートから成る生体溶解性の繊維から形成された繊維状セラミック等、も使用することができ、これらの繊維状セラミックは、場合によってはバインダと共に水中に拡散されて、真空コアに吸着され得る。
【００２４】
例えば３ｍの長さの構造体長さが適用可能であり、カラー形状は、円錐形に形成されているか、又は例えば直角の付加部を備えて平らに形成されていてもよい。カラーの領域には、安定化補助層が設けられていてよい。例えば機械的な補助層が、特に金属ボデー、伸長金属薄板、又は網の形で設けられているか、又は例えばカラー領域を化学的に安定させるケイ酸等の、特に反応系を基本とした化学的な補助層が設けられていてよい。
【００２５】
外側表面でダストを分離する傑出したフィルタ性能と、例えばフィルタバッグにおけるような圧縮空気パルスによる極めて良好な再生性とを備えるフィルタカートリッジ１としての特性の他に、繊維状セラミックは、触媒材料用の担体としても利用され得る。つまり、負荷ダストの濾過の他に、フィルタカートリッジを通流する際に有害ガス成分の消滅をも、付加的に達成することができる。本発明によるフィルタカートリッジ１の壁厚さは、例えば２ｃｍであってよい。このように厚い壁厚さは、フィルタカートリッジの十分な強度を得るためであり、触媒のドーピングにも役立つ。それというのも、ガスの、フィルタ若しくは触媒との比較的長い接触時間が、反応を促進させるからである。
【００２６】
カートリッジエレメント１は、８００℃までの持続的な温度において使用可能であり、この場合、問題はむしろ、設備構造体若しくは使用可能な材料から生じる。ユーザ側により、発明者は例えばフィルタカートリッジの構成長さを例えば６ｍに増大させる要求に直面させられた。
【００２７】
例えばフィルタカートリッジ１の自重と、濾過されて付着したダストの重量と、洗浄パルスによりフィルタカートリッジ１に作用する力とは、全体的に共に持続的に支持される必要があることから、構造体の機械的な特性が十分であるとは見なされないことが多いので、発明者は思考を発展させて、一方ではフィルタカートリッジを、特にセラミック材料製の例えば線材、縄材又は棒材から成る外側骨組３０によって安定化させることにした。
【００２８】
他方では、択一的又は付加的に、本来のフィルタボデー１０の構成において、著しく容易に製造及び搬送され得る２部分構成を採用する、という思考に発展した。
【００２９】
フィルタカートリッジ１は高多孔質であり、例えば９０％を上回る孔体積を有している。このことは特定の用途において制限された、引っ張り、圧縮、曲げ及び／又はねじれに対する機械的な強度の根拠にもなっている。
【００３０】
よって、長さが例えば３ｍのフィルタボデー部分１１，１２を製造し、この場合、例えば外側若しくは内側において壁厚さを１ｃｍ、即ち半分の材料厚さをフライス切削加工することによって移行部をスリーブ継手により形成することが考えられ、このスリーブ継手にはセラミック接着剤が塗布され、このセラミック接着剤が硬化すると、両フィルタボデー部分１１，１２を粒子密に結合して、フィルタボデー１０全体の形成を可能にすると共に、機械的に安定した結合も実現させる。
【００３１】
このような結合を、例えば使用された接着剤の硬化段階中でも引き続いて保証するためには、追加的なセラミックボルト、セラミックピン又はセラミックねじを使用することができ、これらは例えば移行部における外被１０ｍの半径方向外側から、例えば３つか４つを半径方向に分散させて、好適には止まり穴に挿入される。
【００３２】
構造体全体を十分安定的に保つためには外側骨組３０が役立ち、この外側骨組３０は、例えば金属ロープ、金属ワイヤの形態、又は例えばセラミック製のバーの形態の機械的な支持部材３１で以て、フィルタカートリッジ１の破断や落下を防ぎ、延いては破断によるエミッションの増大を回避すべき、一種のケージ又はかごを形成している。
【００３３】
使用温度は、例えば４００℃〜４５０℃であってよいが、普通の鋼を用いると、ケージ構造体は鋼部分の熱膨張に基づき、セラミックに比べて場合によっては問題である。但し、Ｉｎｖａｒ又はＰｅｒｎｉｆｅｒ等の特殊鋼は、有利にはより小さな膨張を有している。このような特殊鋼から成る、６ｍの長さの支持部材３１は、室温から例えば４００℃に加熱した場合、ちょうど５ｍｍだけ膨張する。
【００３４】
本発明によるフィルタ装置１００又はフィルタ設備１００のための製造方法に関する別の考えは、例えばこのようなフィルタ設備１００に、まず最初に例えば製造誤差が１ｍｍの範囲内のロープ３１から成る、極めて正確に製造可能な支持ケージ３０を、トッププレート３２を介して設備１００に挿入し、例えばロープストッパを介して、カートリッジの下半分、つまり第２の又は下側のフィルタボデー部分１２がトッププレート３２から辛うじて覗く程度に進ませる、というものである。次いで上側部分、つまり第１の又は上側のフィルタボデー部分１１が、例えば接着剤を塗布されてからスリーブ領域１５に挿入され、例えば取付け時に正確に直線方向に向けるための支持構造体を用いて位置調整されると共に、例えば車知継ぎされる。
【００３５】
その後、接合されたフィルタカートリッジ１０全体が、保持プレート１３１とトッププレート３２とを例えば溶接、ねじ等によって結合することができるようになるまで、設備１００の内部へ進められる。
【００３６】
カートリッジの下側のホルダ３３は、例えば球冠を成しており、この球冠には、緩衝及び／又は架橋のために、例えば鉱物繊維フェルトが張られる。球冠３３は、センタリングピンで以て例えば格子に挿入され、このようにして鉛直方向からの極度に大きな変位、延いては破断リスクを防止する。
【００３７】
外側骨組又は支持骨組３０の製造は、金属材料の場合、有利には一般的な確立された結合技術により達成され得る。
【００３８】
別の核心的な思考は、より長いフィルタ媒体１を備えたフィルタ設備１００の、全体としてより良好な利用、というものであり、このことは、設備建設の際の費用面で有利である。モジュール式に構成されたフィルタエレメント１の安定化及び／又は位置固定は、製造及び設備１００への搬送を簡単にする。この場合、フィルタエレメント１の完全な組立ては、設備において行うことができる。
【００３９】
ここに紹介した、複数のフィルタボデー部分１１，１２にわたる、フィルタボデー１０の２部構想は、安定化のための外側骨組３０を設けることには関係無く適用されてもよい。フィルタボデー１０を複数部分から形成することは、特に本発明によるフィルタ装置１００又はフィルタ設備１００におけるフィルタボデー１０の製造と、とりわけ組立てとを簡単にする。例えば２ｍを上回る長さの、比較的長いフィルタボデー１０の場合は正に、複数部分から形成することが有利である。それというのも、ばらで製造及び組み立てることにより、より一層長いフィルタボデー１０が実現され得、この場合、このフィルタボデー１０の組立ては、ばらで下から上に向かって行われ、しかも場合によっては相応の接着ステップを挿入することができる。これにより、外側骨組が設けられていなくても、本発明に基づくフィルタボデー１０の２部構成は、従来のように組み立てられたフィルタボデーに比べると利点をもたらす、ということが明らかである。
【００４０】
次に各図面を詳細に説明する。
【００４１】
図１Ａ〜図１Ｆには、本発明によるフィルタエレメント１０の第１の実施形態が示されている。この場合、図１Ａには本発明によるフィルタエレメント１０の長手延在方向ｚに沿った側方断面図が示されているのに対して、図１Ｂ〜図１Ｄには、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線若しくはＤ−Ｄ線に沿って長手延在方向ｚに対して垂直に断面した図が示されている。図１Ｅには図１Ａに示した外側骨組３０のみが示されているのに対し、図１Ｆには図１Ａに示した装置のフィルタボデー１０だけが示されている。
【００４２】
図１Ｂ〜図１Ｄに示した断面は、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線若しくはＤ−Ｄ線に沿った、フィルタボデー１０の長手延在方向ｚに対して垂直な平面内に延在している。
【００４３】
フィルタボデー１０は、図１に示した実施形態では、鉛直な円筒の形状を有していると共に、第１の又は上側の端部１０ａと第２の又は下側の端部１０ｂとを有している。フィルタボデーは、例えばセラミックウール又はグラスウールを基本とするフィルタ材料２０から形成される。フィルタボデー１０は、フィルタボデー１０の第１の又は上側の端部１０ａに対しては開いているが、フィルタボデー１０の第２の又は下側の端部１０ｂに対しては閉じていてよい、中心凹部１０ｚを有している。フィルタボデー１０は、例えば１５０ｍｍの外径、１１０ｍｍの内径及び２０ｍｍの壁厚さを有していてよい。
【００４４】
濾過プロセスは、例えば原料ガスの、（例えば適当な圧力勾配を強制することにより）整流された流れに基づき、外周面１０ｍを介して多孔質のフィルタ材料２０を通り、中心凹部１０ｚに向かって行われ、この場合、拡散中にダスト粒子は多孔質材料２０に付着し続け、且つ／又は場合によっては設けられる触媒材料において択一的又は付加的に、フィルタ材料２０内での拡散中に原料ガスの１つ又は複数のガス成分の化学変換が行われるので、その結果、中心領域１０ｚには、原料ガスから変化したガスが存在することになり、このガスはクリーンガスと呼ばれ、中心凹部１０ｚから特にフィルタボデー１０の第１の又は上側の端部１０ａを介して、クリーンガス室１２０内へ取り出すことができるようになっている。
【００４５】
フィルタボデー１０の機械的な負担の軽減及び安定化のためには外側骨組３０が設けられており、この外側骨組３０は、フィルタボデー１０の外側で、フィルタボデー１０の長手延在方向ｚに延びている。外側骨組３０は、複数の安定化部材３１から成っており、これらの安定化部材３１は、第１の又は上側の端部３１ａと、第２の又は下側の端部３１ｂとを有しており、これらの各端部で以て安定化部材３１は、トッププレートとして形成されていてもよい第１の又は上側の保持部材３２、若しくは球冠として形成されていてもよい第２の又は下側の保持部材３３に取り付けられている。
【００４６】
第１の保持部材３２及び第２の保持部材３３は、フィルタボデー１０の各端部１０ａ，１０ｂに支持されているので、外側骨組３０は、全体的にフィルタボデー１０をケージ又はかご状に包囲することになり、この場合、フィルタボデー１０は、第１の端部１０ａと第１の保持部材３２及び第２の端部１０ｂと第２の保持部材３３との機械的な接触を介して、各保持部材３２，３３間にほぼ締め込まれ、これにより、外側骨組３０無しの装置に比べると、引っ張り、圧縮、曲げ及び／又はねじれに関して、機械的な負担の軽減と安定化とが達成されるようになっている。
【００４７】
図１Ｂ〜図１Ｄに示した長手延在方向ｚに対して垂直な水平方向断面図は、上述の関係性を横断面図で説明するものである。
【００４８】
フィルタボデー１０と、対応する上側の保持部材３２及び下側の保持部材３３の横断面形状は、ここに図示した円形に限定されるものではない。むしろ楕円形、正方形又は方形も、基底面として考えられる。但し基底面を円形にすると、生じる力が特に良好に均一に分散され得る。
【００４９】
本実施形態でも以下の実施形態でも、機械的な支持部材３１はそれぞれ、頭端部１０ａ，１０ｂに位置する第１及び第２の保持部材３２；３３にしか支持されていないにもかかわらず、図１Ａ〜図１Ｄにおいて説明した状況をほぼ（上述した横方向安定化部材３５の追加を除き）反映している図２Ａ〜図２Ｄに関連して図示されているように、機械的な支持部材３１の延在部には、長手延在方向ｚに１つ又は複数の横方向安定化部材３５が設けられていることが考えられる。
【００５０】
付加的又は択一的に、これらの横方向安定化部材３５は、フィルタボデー１０の外周面１０ｍにも支持されていてよい。
【００５１】
図２Ａには、機械的な支持部材３１が、第１の又は上側の支持部材部分３１−１と、第２の又は下側の支持部材３１−２とに分割されていることも示されており、両部分は、互いに対応配置された端部で以て、それぞれ横方向安定化部材３５に係止されている。
【００５２】
図２Ｂ〜図２Ｄに示した断面図もやはり、フィルタボデー１０の長手延在方向ｚに対して垂直な平面に沿って、且つ図示のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線若しくはＤ−Ｄ線にそれぞれ沿って延在している。この場合、図２Ｃから、フィルタボデー１０を取り囲んではいるが、フィルタボデーの外被１０ｍに接触はしていない、リングの形態の横方向安定化部材３５の配置形式が明らかである。
【００５３】
図３Ａ〜図３Ｄに示した実施形態は、本発明によるフィルタエレメント１の、図１Ａ〜図１Ｆに示した実施形態とほぼ同じであるが、この実施形態ではフィルタボデー１０が、スリーブ継手１５を介してフィルタボデー１０の長手延在方向ｚに見てここではフィルタボデー１０の全長のほぼ中間で相接して取り付けられた、複数のフィルタボデー部分１１，１２から成っており、この場合、前記スリーブ継手１５を安定化させるために、場合によっては接着剤を使用してもよい。
【００５４】
特に図３Ｃの断面図からは、フィルタ材料２０を内側と外側とで互いに対応するようにフライス切削加工したスリーブ継手１５の配置形式が明らかになる。
【００５５】
図４に示した配置形式は、フィルタボデー１０の構成から見ると、図３Ａ〜図３Ｄに示した配置形式とほぼ同じであるが、ここでは機械的な支持部材３１が、第１の又は上側の支持部材部分３１−１と、第２の又は中間の支持部材部分３１−２と、第３の又は下側の支持部材３１−３とに、２回分割されていることが示されており、この場合、これらの支持部材３１−１〜３１−３はそれぞれ隣合って対応配置された端部で以て、設けられている複数の横方向安定化部材３５に係止されている。
【００５６】
図５Ａ及び図５Ｂには、本発明によるフィルタエレメント１の別の実施形態の外側骨組３０が詳細に示されている。この場合、図５Ａは、この実施形態のフィルタ骨組３０の側方斜視図である。この配置形式は、図２Ａ〜図２Ｄに示した実施形態の核心に対応するものであり、やはり第１の又は上側の支持部材部分３１−１と、第２の又は下側の支持部材部分３１−２とに相応に分割された機械的な支持部材３１に基づく、外側骨組３０の２分割を示している。この場合、第１の支持部材部分３１−１と第２の支持部材部分３１−２の、互いに対応配置された各端部は、対応するように設けられた複数の横方向安定化部材３５と、これらの横方向安定化部材３５により形成される例えば機械的なカップリング又はバヨネット装置の形態の結合領域３６とを介して、互いに機械的に結合可能であるか、又は結合されている。
【００５７】
図５Ａ及び図５Ｂに示した配置形式では、第２の又は下側の保持部材３３は、やはり冠３３の形態で示されており、冠３３の下部領域又は底部には、フィルタ設備１００又はフィルタ装置１００に取り付けられた状態では位置固定凹部１３３に係合する位置固定ピン３３−１が位置しており、前記位置固定凹部１３３は、例えば第１の端部１３２ａと第２の端部１３２ｂとを備える保持バー１３２又は保持ロッド１３２に取り付けられていてよい。図５Ｂに示す側方断面図からは、第２の又は下側の保持部材３３として働くカートリッジ３３の内部には、シール部材又はシールマット３３−２、例えばフェルトマット、が張設されていてよい、ということが明らかになる。このシール部材若しくは補償部材は、好適には本発明によるフィルタカートリッジの想定運転温度でも高い弾性を保持する弾性材料から成っている。このシール部材若しくは補償部材を介して、実際には無反応のカートリッジボデーと、僅かに膨張する鋼フレームとの間の膨張接合部が補償され得る。
【００５８】
図５Ａ〜図５Ｂに示した配置形式に関して更に述べると、支持部材３１は、フィルタエレメント１を完全に組み立てる前に、つまりフィルタボデー１０の外側に取りつけられてよい。この場合は例えば、外側骨組３０の、複数部分から成る剛性の実施形態であり、この実施形態において第１の又は上側の保持部材３２は、下側にシールが取りつけられた一種のフランジとして形成されており、これにより、取付け後にはフィルタボデー１０を介して原料ガス室１１０とクリーンガス室１２０との間に専ら流体力学的（流体連通可能）な接続のみが生じるように、原料ガス室１１０をクリーンガス室１２０から粒子密に且つ気密に分離するようになっている。
【００５９】
位置固定ピン３３−１用の受容部１３３を備えて形成されたロッド１３２は、剛性部材としてフィルタ設備１００又はフィルタ装置１００の原料ガス室１１０内でフィルタエレメント１の下方に位置しており、これにより場合によっては複数の同様のフィルタエレメント１をも安定化させる。この受容ロッド１３２の取付けは、図８Ａ〜図８Ｃとの関連において詳細に説明する。
【００６０】
図６に側方斜視図で示した、本発明によるフィルタエレメント１用の外側骨組３０の実施形態は、基本構造から見ると、図１Ａ〜図１Ｆで紹介した実施形態に類似している。但しこの場合は、特に一体的でフレキシブルな支持部材３１にわたって鋼ロープを使用して形成されていてもよい、一体的な実施形態である。第２の又は下側の保持部材３３は、直角の鉢状又は球冠状又は球カートリッジ状に形成されていてよく、これらの下側にもやはり、原料ガス室１１０における取付け、位置固定及び位置調整のための位置固定ピン３３−１が取りつけられている。
【００６１】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明によるフィルタエレメント１用の外側骨組３０の別の実施形態を説明するものである。この場合、外側骨組３０は実質的に３つの部分から構成されており、機械的な支持部材３１はそれぞれ、第１の又は上側の支持部材部分３１−１と、第２の又は下側の支持部材部分３１−２とを備えた、２部分構造を有している。第１の支持部材部分３１−１と第２の支持部材部分３１−２の、互いに対応配置された各端部は、環状の横方向安定化部材３５に係止されており、既に上述したような、対応する結合領域３６を介して互いに結合される。支持部材３１の第１の又は上側の端部３１ａが、第１の又は上側の保持部材３２に係止されて支持されているのに対し、支持部材３１の第２の又は下側の端部３１ｂは、ここではリングの形態で任意に付加的に設けられた横方向安定化部材３５の他に、ピン部材３７を有しており、このピン部材３７は、それぞれ半径方向外側に向かって延びており、球冠形の第２の又は下側の保持部材３３の長手方向切抜き部３３−３又は長孔３３−３に、位置固定、位置決め又は位置調整のために係合するように働く。図７Ｂには、各１つの支持部材３１の第２の又は下側の端部３１ｂの領域が、そこに取り付けられた、長孔３３−３に挿入するための固定ピン３７と共に、より大きく詳細に示されている。
【００６２】
更に述べておくと、この場合、第２の又は下側の保持部材３３を形成する球冠３３は、好適にはロッド１３２又は保持ロッド１３２に固定的に取り付けられている。
【００６３】
図７Ａ及び図７Ｂに示した実施形態について更に述べると、各フィルタエレメント１の機械的な支持部材３１の位置決め及び位置調整は、球冠３３の長孔３３−３においてピン３７を位置決めすることにより行われる。この場合、固定的に取り付けられた球冠３３の配置は、長手方向のバー状の各機械的な支持部材３１のピン３７が、上部に挿入されるように行われる必要がある。このように長孔３３−３に挿入して配置することは、温度上昇時の熱膨張に基づいて、機械的な支持部材３１の長手方向バーが、長孔３３−３によるガイド内で下方に向かって伸長可能であり、このとき球冠３３の位置は変化されずに済むので、球冠３３の固定的な取付けが可能である、という利点を有している。
【００６４】
図８Ａ〜図８Ｃには、フィルタ装置１００又はフィルタ設備１００における本発明によるフィルタエレメント１の使用が示されている。
【００６５】
図８Ａに示した側方断面図には、本発明によるフィルタ装置１００の実施形態が示されている。このフィルタ装置１００は、原料ガス室１１０とクリーンガス室１２０とから成り、原料ガス室１１０とクリーンガス室１２０とは、適当なケーシング壁１３０を有する１つの共通のケーシングによって包囲されており、且ついわゆる保持プレート１３１によって連通不可に互いに分離されており、この場合、原料ガス室１１０とクリーンガス室１２０との流体力学的（流体連通可能）な接続は、保持プレートに取り付けられた本発明によるフィルタエレメント１を介してのみ、行われる。
【００６６】
フィルタエレメント１は保持プレート１３１を貫通して、トッププレートの形態の第１の又は上側の保持部材３２を介して、保持プレート１３１に気密且つ粒子密に取り付けられている。このような、気密且つ粒子密な取付けの実施形態を、以下図９に関連して詳細に説明する。
【００６７】
設けられた複数のフィルタエレメント１のフィルタボデー１０はそれぞれ、長手延在方向ｚに対して下方に延びており、且つ第２の又は下側の端部１０ｂで以て、第２の又は下側の保持部材３３として働く球冠に載置されており、これらの球冠自体は相応の保持ロッド１３２又は保持バー１３２に取り付けられている。
【００６８】
図面を簡単にするために、ここでは本発明によるフィルタエレメント１の外側骨組３０は明確には図示していない。
【００６９】
保持ロッド１３２又は保持バー１３２は、第１の端部１３２ａと第２の端部１３２ｂとを有しており、これらの端部はケーシング壁１３０に、相応する取付け領域１４０を介して例えば取外し可能に取り付けられている。
【００７０】
図８Ｂ及び図８Ｃは、側方断面図若しくは側方斜視断面図で、取付け領域１４０並びに該取付け領域１４０における保持バー１３２の取付けを詳細に説明するものである。取付け領域１４０は主として、長手延在方向ｚに上方に向かって開いた取付け凹部１４２を備えるＵ字形の取付け支持部１４１から成り、第２の又は下側の保持部材３３としての球冠のための保持バー１３２の各端部１３２ａ，１３２ｂを支持するために役立つ。
【００７１】
図９には概略的な側方断面図で、本発明によるフィルタ装置１００の保持プレート１３１に対する、本発明によるフィルタエレメント１の上側の端部１ａの、外側骨組３０を介した取付けとシールとが詳細に示されている。
【００７２】
ここに示されているのは特に、この実施形態の外側骨組３０の機械的な支持部材３１は、それぞれ例えばＰｅｒｎｉｆｅｒから成るフレキシブルな鋼ロープから形成されていてよい、ということである。支持部材３１の第１の又は上側の端部３１ａは、取付け部材３１ｃを介して、段付けされたトッププレート３２−１により形成される第１の又は上側の保持部材３２に係止されており、前記トッププレート３２−１は、機械的な支持部材３１の本来の取付け部材３１ｃを受容する支持リング３２−２によって半径方向を包囲される。トッププレート３２−１は支持リング３２−２に、好適には接着剤３２−４、例えばＬｉｔａｆｌｅｘ接着剤６００又はＬｉｔａｆｌｅｘ接着剤８００により接着されている。外側骨組３０内で各フィルタボデー１０を機械的に位置固定し且つ安定化させるためには、機械的な支持部材３１の第１の又は上側の端部３１ａの領域に、更にタイロッド３１ｓが位置しており、このタイロッド３１ｓを介して、機械的な支持部材３１を形成するそれ自体はフレキシブルな鋼ロープを、緊締することができる。図面を簡単にするために、図９には、タイロッド３１ｓを介して鋼ロープ３１により緊締されるべきフィルタボデー１０は図示されていない。支持リング３２−２により包囲されたトッププレート３２−１は、保持プレート１３１に対してシール３２−３によりシールされている。
【００７３】
要するに本発明では、特に工業ガスのダスト除去用のフィルタカートリッジの形態のフィルタエレメント１、並びに該フィルタエレメント１を用いたフィルタ装置１００が提案される。
【００７４】
本発明によるフィルタエレメント１は、フィルタボデー１０と外側骨組３０とを有している。フィルタエレメント１は、セラミックのフィルタ材料２０を用いて、又は該材料から形成されており、延在方向又は長手方向ｚに沿って細長い形に延びている。外側骨組３０は、フィルタボデー１０の外側に形成されているか、又は取り付けられており、これによりフィルタボデー１０は外側骨組３０に支持されるようになっており、その結果、引っ張り、圧縮、曲げ及び／又はねじれに対して、外側骨組無しの装置に比べると、機械的な負担が軽減されており且つ安定化されている。本発明によるフィルタ装置１００では、原料ガス室１１０とクリーンガス室１２０とが、１つ又は複数の本発明によるフィルタエレメント１を介して流体力学的（流体連通可能）に互いに接続されており、運転中に原料ガスが原料ガス室１１０から１つ又は複数のフィルタエレメント１を通って流入すると、ガスが浄化された形態でクリーンガス室１２０に流入するようになっている。
【符号の説明】
【００７５】
１  本発明によるフィルタエレメント、フィルタカートリッジ
１０  フィルタボデー
１０ａ  フィルタボデー１０の第１の又は上側の端部
１０ｂ  フィルタボデー１０の第２の又は下側の端部
１０ｍ  フィルタボデー１０の外周面
１０ｚ  フィルタボデー１０の中心凹部
１１  第１の又は上側のフィルタボデー部分
１２  第２の又は下側のフィルタボデー部分
１５  スリーブ継手
２０  フィルタ材料
３０  外側骨組
３１  機械的な支持部材
３１−１  第１の支持部材部分又は第１の支持部材区分
３１−２  第２の支持部材部分又は第２の支持部材区分
３１−３  第３の支持部材部分又は第３の支持部材区分
３１ａ  支持部材３１の第１の又は上側の端部／第１の又は上側の端部領域
３１ｂ  支持部材３１の第２の又は下側の端部／第２の又は下側の端部領域
３１ｃ  支持部材３１の取付け部材
３１ｓ  タイロッド
３２  第１の又は上側の保持部材、トッププレート
３２−１  段付けされたトッププレート
３２−２  支持リング
３２−３  シール
３２−４  接着剤
３３  第２の又は下側の保持部材、冠、カートリッジ
３３−１  位置固定ピン
３３−２  シール部材、シールマット
３３−３  長孔
３５  横方向安定化部材、安定化リング
３６  結合領域、  カップリング、バヨネット
１００  フィルタ装置、フィルタ設備
１１０  原料ガス室
１２０  クリーンガス室
１３０  ケーシング壁
１３１  保持プレート
１３２  保持バー、保持ロッド
１３２ａ  保持バー１３２の第１の端部
１３２ｂ  保持バー１３２の第２の端部
１３３  位置固定ピン３３−１用の受容部
１４０  取付け領域
１４１  取付け支持部
１４２  取付け凹部
ｚ  長手延在方向
【図１Ａ】
2016531730.tif 000003
【図１Ｂ】
2016531730.tif 000004
【図１Ｃ】
2016531730.tif 000005
【図１Ｄ】
2016531730.tif 000006
【図１Ｅ−１Ｆ】
2016531730.tif 000007
【図２Ａ】
2016531730.tif 000008
【図２Ｂ】
2016531730.tif 000009
【図２Ｃ】
2016531730.tif 000010
【図２Ｄ】
2016531730.tif 000011
【図３Ａ】
2016531730.tif 000012
【図３Ｂ】
2016531730.tif 000013
【図３Ｃ】
2016531730.tif 000014
【図３Ｄ】
2016531730.tif 000015
【図４】
2016531730.tif 000016
【図５Ａ】
2016531730.tif 000017
【図５Ｂ】
2016531730.tif 000018
【図６】
2016531730.tif 000019
【図７Ａ】
2016531730.tif 000020
【図７Ｂ】
2016531730.tif 000021
【図８Ａ】
2016531730.tif 000022
【図８Ｂ】
2016531730.tif 000023
【図８Ｃ】
2016531730.tif 000024
【図９】
2016531730.tif 000025
【国際調査報告】
2016531730.tif 000026
2016531730.tif 000027
2016531730.tif 000028
2016531730.tif 000029