用于过滤排出气体或工艺气体的过滤器元件及制造该过滤器元件的方法与流程

本发明涉及用于过滤排出气体或工艺气体的过滤器元件，特别是过滤器筒，其具有过滤器主体，所述过滤器主体限定纵向方向，且沿着纵向方向划分为多个基本管状的过滤器主体元件，所述过滤器主体元件在各情况下在朝向彼此的端部处成对地连接，过滤器主体限定过滤器元件的内部空间。此外，本发明涉及用于制造这种过滤器元件的方法。

背景技术：

工艺气体或排出气体出现在工业中最多样化的领域，而且也出现在每个人的日常生活中。仅举几例，燃烧设备、燃气轮机、垃圾焚烧厂和内燃机都有废气。由于环境、安全和健康的要求，这些工艺气体或排出气体(通常称为原料气体)必须进行清洁或催化处理。由于它们的生产过程，这些原料气体通常是热气。为了工艺气体或排出气体的净化，已知最新型的过滤器元件，其能够通过催化剂减少或最小化原料气体中包含的有毒污染物和/或从原料气体除去固体颗粒或灰尘。由于一些污染物如果吸入会导致短期中毒，这是很重要的。另一方面，环境空气中的微细颗粒会在中期或长期内导致人类癌症。这种过滤器元件通常是所称的过滤器筒，其可以是大过滤器模块或过滤器系统的一部分。在这种过滤器模块中，过滤器筒通常在一端处悬置。

出于各种原因，特别是出于工艺工程的原因，例如需要长度为几米的长过滤器元件。这是因为随着过滤器元件的长度增加，例如，可以实现更高的过滤器性能。为了获得这种长过滤器元件，已知的是将限定纵向方向的过滤器元件的过滤器主体沿着纵向方向分成几个基本上管状的过滤器主体元件。过滤器主体元件在它们相互面对的端部区段成对连接，使得特别是形成中空筒形的过滤器筒主体。

在de8715130中，通过将过滤器主体元件在所述端部处推入到彼此中并且附加地胶粘在一起，实现连接。由于过滤器元件在操作期间悬置，并且重力平行于其纵向方向作用，这样的粘性粘结由于过滤器主体元件的自重而暴露于高机械负载。这会引起过滤器元件的断开和/或跌落。

为提高这种连接的机械稳定性，de102013016380a1提出供给附加的外部骨架。这样的外部骨架形成一种例如由绳索、配线、杆和/或板构成的支撑笼，并且旨在用以防止过滤器主体元件断裂和/或跌落。虽然外部骨架能够减轻粘性连接的负载，但这种外部骨架的安装是耗时且昂贵的。

在ep0730896a2中，通过借助于相互作用的内螺纹和外螺纹将过滤器主体元件旋接在一起，实现该连接。这种螺旋连接相对稳定，并且即使使用悬置式过滤器元件也不会松动或仅非常困难。但是，纯螺旋连接不能确保通过螺旋连接所连接的过滤器主体元件之间的分离间隙被密封，以使没有流体可以从过滤器元件的外部区段渗透到过滤器元件的内部和/或从内部到外部区域中。但是，这对于实现高过滤器性能是必要的。

技术实现要素：

因此，本发明是基于如下任务，即提供一种上述类型的过滤器元件，其具有多个过滤器主体元件之间的替代设计连接，该连接不具有已知连接的缺陷。

根据本发明，该任务得以解决，因为成对地彼此连接的两个过滤器主体元件借助于在它们的端部处形成且彼此对应的内螺纹和外螺纹旋拧到彼此，并且在它们的接触区域中借助于粘合剂附加地彼此粘结。

本发明的基本思想因此在于一起提供两种类型的连接，而不是纯粘性连接或纯螺旋连接。根据本发明，过滤器元件由于过滤器主体元件旋拧在一起的事实而已经具有一定的基本稳定性，这使得可以将过滤器元件在操作中悬置，而没有过滤器主体元件变得脱离和/或掉落的风险。通过附加的稳定因素(例如，支撑骨架)进一步机械减轻过滤器主体元件的连接负载是不必要的。因此，根据本发明的过滤器元件便宜且易于制造。过滤器主体元件附加地胶粘在一起的事实进一步增强了它们的连接的稳定性。该粘结还确保了流体密封连接，由此确保了高过滤器性能。

用根据本发明的过滤器元件过滤的原料气体可以基本上是不同温度的排出气体或工艺气体。但是，根据本发明的过滤器元件特别适于过滤温度高达750℃的排出气体或工艺气体。

根据本发明的一个设计，内螺纹和外螺纹是锥形的，特别是略锥形的，其中外螺纹在形成有外螺纹的端部的端面的方向上渐缩，内螺纹对应地渐缩。渐缩的螺纹具有优点，即外螺纹和内螺纹的第一螺纹被沿轴向推动经过彼此，直到螺纹相接触，使得轴向夹紧仅需要少量的回转。

内螺纹和外螺纹可以是具有基本相同螺距的螺纹。内螺纹和外螺纹的螺纹深度有利地在5和20mm之间。内螺纹和外螺纹优选是梯形螺纹、圆螺纹和/或矩形螺纹。梯形螺纹具有较高的磨擦力，因此可以被自锁定，使得它们不自身松开。圆螺纹比较耐久，因为它们不具有任何的易损边缘。内螺纹和外螺纹可以各自具有沿过滤器主体的纵向方向为50至200mm的长度。

相应地成对连接的过滤器主体元件有利地在它们的端面处且在内螺纹和外螺纹的接触区域中胶粘在一起。在两个连接的过滤器主体元件之间的轴向过渡区域中，粘合剂便利地至少部分延伸到过滤器主体的外表面和/或内表面上。粘合剂的层厚度可以是1至5mm，并且优选地是均一的。先前提及的在它们自身上或组合地采用的措施确保连接的过滤器元件之间的分离间隙最佳地密封。

便利的是，粘合剂在加热到某一极限温度以上时固化和/或烧结，其中粘合剂特别地在250℃下陶瓷化。由于根据本发明的过滤器元件特别适于过滤温度高达750℃的排出气体或工艺气体，如上所述，在250℃下的陶瓷化具有的优点在于，它能够在过滤器元件投入运行或在操作期间自动发生。另外，通过烧结，实现了高的机械承载能力和强度。粘合剂可以包含粒径至多2mm、优选0.1至0.5mm的颗粒。粘合剂也可以是低粘度的和/或铝硅酸盐粘合剂和/或水玻璃基粘合剂。

便利的是，成对连接的过滤器主体元件彼此齐平，以使过滤器主体的外表面和/或内表面在两个过滤器主体元件之间的轴向过渡区域中基本平滑。这例如防止粉尘颗粒在过滤器元件的操作期间累积在边缘或突出部上，并且防止损害过滤器元件的进一步操作。

有利地，过滤器元件具有过滤器筒的形状，该过滤器筒具有基本中空筒形的过滤器筒主体，该过滤器筒主体在特别是半球形的一端处闭合，并且在其相反端上开放。在过滤器筒主体的开放端上可以形成径向突出的颈圈，特别是在过滤器筒主体的闭合端的方向上渐缩的基本筒形的颈圈或基本锥形的颈圈。过滤器元件可以易于经由颈圈附接到过滤器模块的悬置装置。由于过滤器元件特别地设计为过滤器筒，在过滤器元件的操作期间，要清洁的原料气体可以从原料气体室、通过过滤器筒主体流入到过滤器筒的内部。原料气体能够在较大程度上无粉尘颗粒和/或污染物，然后可以在其开放端处离开过滤器筒的内部，流入到清洁气体室。

过滤器主体元件优选地具有真空模制部件或由真空模制部件构成。真空模制部件可以特别地是基于硅酸铝毛绒、碱土硅酸盐毛绒和/或多晶高温毛绒的烧制或非烧制真空模制部件。通过使用真空成形技术，可以生产出甚至较复杂的模制部件。另外，在真空模制部件中可以储存至少一种催化剂。

过滤器主体具有1至6m、优选4至6m的长度，和/或过滤器主体元件各自具有0.5至2.5m的长度。特别地，对于特别是具有高自重的这样的长过滤器元件，通过旋拧和胶粘实现的两个过滤器主体元件的精巧连接是一种理想方案。

优选地，过滤器主体具有30至300mm的外径和/或5至30mm、优选10至25mm的壁厚。

过滤器主体的材料应该具有50％至90％、优选大于70％的孔隙度。

先前提及的本发明任务另外通过用于制造过滤器元件(诸如上述的过滤器元件)的方法解决。为形成过滤器元件的过滤器主体，多个基本管状的过滤器主体元件在它们朝向彼此的端部处成对连接。根据本发明，要成对连接的两个过滤器主体元件利用在它们的端部处形成且彼此对应的内螺纹和外螺纹旋拧在一起，并且另外地在它们的接触区域中利用粘合剂胶粘在一起。

根据本发明的设计，要成对连接的过滤器主体元件在它们的端面处且在内螺纹和外螺纹的接触区域中胶粘在一起。这使得能够实现对两个连接的过滤器主体元件之间的分离间隙的良好密封，以抵抗流体渗透。可取的是，在多个过滤器主体元件被成对地旋拧在一起之前，在接触区域中施加粘合剂。以这种方法，可以将粘合剂以最佳可能的方式施加在接触区域中。粘合剂可以在两个连接的过滤器主体元件之间的轴向过渡区域中至少部分地施加到过滤器主体的外表面和/或内表面。这也有助于分离间隙的良好密封。有利的是，施加的粘合剂具有1至5mm、优选均匀的层厚度。可以使用在加热到特定温度极限以上时固化和/或烧结的粘合剂，其中粘合剂特别地在250℃下陶瓷化。有利地，使用的粘合剂包含特别是具有至多2mm、优选0.1至0.5mm的粒径的颗粒。另外可能的是，粘合剂是低粘度的和/或铝硅酸盐粘合剂和/或水玻璃基粘合剂。

过滤器主体元件优选设计为，使得在各情况下，要连接的两个过滤器主体元件彼此齐平，以使过滤器主体的外表面和/或内表面在两个过滤器主体元件之间的轴向过渡区域中基本平滑。

关于过滤器元件的其它可能特征以及制造过滤器元件的创新性方法的特征的优点，参考对于创新性过滤器元件的描述，以避免重复。

通过上述的过滤器元件，首次提供了在多个过滤器主体元件之间具有替代设计连接的过滤器元件，其没有表现出先前已知连接的缺陷。

附图说明

通过以下结合附图对根据本发明的过滤器元件的设计形式的描述，本发明的进一步特性和优点将变得清楚。在图中：

图1是根据本发明的一种形式的根据本发明的过滤器元件的示意图；

图2是根据图1的过滤器元件的本发明的连接区域的示意性放大图；

图3是未旋拧且未粘结构造中的图1所示的本发明过滤器元件的第一过滤器主体元件的一部分的示意性横截面图；和

图4是未旋拧且未粘结构造中的根据图1的本发明过滤器元件的第二过滤器主体元件的一部分的示意性横截面图。

具体实施方式

图1至4示出了根据本发明设计的用于过滤排出气体或工艺气体的根据本发明的过滤器元件1的示意图。如从图1能够看出的，过滤器元件1形成为过滤器筒的形式，并且具有基本中空筒形的过滤器主体2，过滤器主体2在一端、即下端3处以半球形闭合，而在其相反端、即上端4处开放，并且限定过滤器元件1的内部空间5。在过滤器主体2的开放端4处，形成径向突出的锥形的颈圈6，该颈圈6在过滤器主体2的闭合端3的方向上渐缩。

过滤器主体2限定纵向方向r，并且沿着该纵向方向r划分为两个基本筒形的管状过滤器主体元件7、8，过滤器主体元件7、8在它们的朝向彼此的端部9、10处彼此连接。为此，过滤器主体元件7、8在它们的相互面对的端部9、10处具有相应的内螺纹和外螺纹11、12，所述内螺纹和外螺纹将它们旋拧在一起。另外，端部9、10在它们的接触区域中利用粘合剂13胶粘在一起。提供两种类型的连接，即胶粘和旋拧，是有利的。相对于过滤器主体元件7、8的纯粘结，该连接实现更大的稳定性。与纯粹旋拧连接相比，确保了对通过旋拧连接所连接的过滤器主体元件7、8之间的分离间隙的密封，以防止流体渗透。

两个过滤器主体元件7、8设计为嵌入有催化剂的真空模制部件。真空模制部件可以是基于硅酸铝毛绒、碱土硅酸盐毛绒和/或多晶高温毛绒的烧制或非烧制的真空部件。尽管在本设计形式中在真空模制部件中储存催化剂，但应清楚，也可以设想其中在真空模制部件不储存催化剂的设计。真空模制部件也可以仅是过滤器主体2的部件，或者过滤器主体2可以整体上无真空模制部件。通常，过滤器主体2的材料应具有50至90％、优选大于70％的孔隙度。

过滤器主体2例如可以通常是1至6m长，优选4至6m。如图1所示，两个过滤器主体元件3、4各自是过滤器主体2的总长度的近似一半。当然，在其它设计(在此未示出)中，也可以由多于两个的过滤器主体元件7、8形成过滤器主体2，使得每个过滤器主体元件7、8构成过滤器主体2的总长度的小部分。过滤器主体2可以具有30至300的外径和/或5至30mm、优选10至25mm的壁厚。

图3和4特别地示出了创新性过滤器元件1的该设计示例的两个过滤器主体元件7、8怎样被旋拧在一起。为更清楚图示的目的，在图3和4中以未栓接且未粘结构造示出了两个过滤器主体元件7、8的部分。内螺纹和外螺纹11、12是具有基本相同螺距的螺纹。这些螺纹在此各自具有沿纵向方向r为50至200mm的长度。内螺纹和外螺纹11、12的螺纹深度在5和20mm之间。在其它设计(在此未示出)中，内螺纹和外螺纹11、12也可以是锥形的。本设计的内螺纹和外螺纹11、12部分地类似于圆螺纹。原则上，内螺纹和外螺纹11、12也可以是梯形螺纹或平螺纹。

图2示出了本发明的过滤器元件1的连接区域的放大图，其中示出两个过滤器主体元件7、8在它们的接触区域中、即在本设计示例中在它们的端面15处以及在内螺纹和外螺纹11、12的接触区域中粘结到彼此。另外，在两个连接的过滤器主体元件7、8之间的轴向过渡区域16中，粘合剂13至少部分地延伸到过滤器元件1的外表面17和内表面18上。粘合剂13的层厚度是均一的，并且可以例如是1至5mm。在该设计示例中，粘合剂13设计为使得其在加热到某一极限温度以上时烧结。这引起高的机械承载能力和强度。在其它设计(在此未示出)中，粘合剂13也可以或替代地另外包含例如颗粒，其是低粘度的、是铝硅酸盐粘合剂和/或是水玻璃基粘合剂。

如从图2还可以看到的，两个连接的过滤器主体元件7、8彼此齐平，使得过滤器主体2的外表面17和内表面18在两个过滤器主体元件7、8之间的轴向过渡区域16中基本平滑，即没有大的边缘或突出部。

关于符合本发明的过滤器元件的前述设计形式的特征或特征组合的进一步特征和优点，参考概述章节，以避免重复。

附图标记列表

1过滤器元件

2过滤器主体

3闭合端

4开放端

5内部空间

6颈圈

7过滤器主体元件

8过滤器主体元件

9端部

10端部

11内螺纹

12外螺纹

13粘合剂

14连接区域

15端面

16轴向过渡区域

17外表面

18内表面