專利名稱：過濾氣體的過濾裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及過濾氣體的過濾裝置，該裝置具有一組過濾袋，該過濾袋掛在一個懸掛板下面，該懸掛板將外殼分成下部氣體入口側和已過濾氣體的上部出口側，該裝置還包括一組設置在過濾袋出口側清潔噴嘴裝置，在這種裝置中各個過濾袋至少具有一個位于懸掛板上的開口端部、由柔性過濾材料構成的管狀壁以及下端部。
從專利WO 98/00001(Niro公司)可以了解這樣的一種過濾裝置。這種過濾袋只有一端牢固地固定在懸掛板上，而柔性過濾材料的相反下端封閉，形成底部。該過濾袋通常的長度至少為若干米，反向噴射的清潔噴嘴裝置噴射脈沖的清除空氣，在過濾處理期間該脈沖空氣以規定的時間間隔向下通過過濾袋的上端開口，從而可以從過濾袋外側清除聚積的產品。為了使脈沖氣流向下穿透過濾袋的下部分，充分增加該區域過濾材料受到的壓力，使聚積的產品震動下來，需要相當高的脈沖的清除氣流壓力。在過濾袋長度相對較長時所需壓力也相對較高。
在操作周期之間需要采用例如現場清潔法(Cleaning-in-place CIP)徹底清潔過濾裝置，該現場清潔法包括至少設置在過濾袋上部出口側的清潔氣體室中的清潔噴嘴。該清潔噴嘴噴送清潔液體，該清潔液體可以包括清潔劑。該清潔噴嘴既可以噴送氣體脈沖又可向噴嘴送清潔液體。在清潔期間，該清潔液體向下沖洗過濾袋，隨清潔氣體攜帶的顆粒或粉末一起進入過濾袋。該液體流過過濾袋，但是顆粒和粉末可能聚積在過濾袋的底部，造成不能完全凈化過濾裝置。
在過濾期間或者在操作周期之間噴射的泳沖壓力作用在柔性的過濾袋材料上，在此期間將對該材料造成機械磨損，使過濾袋材料在局部區域產生很多孔穴。在清潔液體中用的清潔劑可能會腐蝕過濾袋材料，從而比機械作用更容易造成損壞。而且可能在過濾袋下端部形成較小的孔，這樣便縮短了過濾袋的使用壽命。
本發明的目的是改進清洗的過濾裝置的清潔度，并提高過濾袋的使用壽命。
因此，本發明的過濾裝置其特征在于，各個過濾袋的下端部是用不滲透材料做的并具有排放口的端部封閉件；上述管形壁具有固定于該端部封閉件的下部開口端部，而該過濾袋的端部封閉件是相互連接的。
該不滲透端部封閉件是耐用的非過濾件，并具有排放口，通過該排放口可以沖洗出清潔過程中的清潔液體和留下的任何顆粒物或者其它物質。因此已清潔的排空的過濾袋內部沒有殘留物，或顆粒或者粉末的存積物，采用CIP方法可以獲得完全衛生的過濾裝置。
本發明的另一個優點是減少了從完成清潔后到開始正常過濾操作所需要的干燥時間。由于排放原因以及存在不能透過液體的不滲透端部封閉件材料，所以已清潔的過濾袋只包含少量清潔液體。
不管在過濾期間還是在過濾周期之間噴射時，壓力脈沖將使過濾袋材料承受環形應力，但是可以避免在先有技術過濾袋中由作用在底端的壓力脈沖引起的垂直方向的拉力應力，或者通過在柔性過濾袋材料的管形壁上形成開口端部至少可以有效減小這種張力應力。壓力脈沖沖擊端部封閉件，由于端部封閉件之間是相互連接的，所以壓力脈沖向下的力可以分散到相鄰的端部封閉件上，或者通過支承構件分散在外殼上。結果是，對于一定的脈沖壓力，降低了過濾袋壁材料上的負載。
端部封閉件的相互連接也使其相互位置可鎖定在水平方向，這樣便可以防止在過濾袋的下部分形成小孔的趨向。在先有技術過濾裝置中，由于進氣噴入過濾裝置可能產生個別過濾袋或者成組過濾袋相對于其余過濾袋發生側向運動，造成過濾袋磨擦相鄰過濾袋或者沖擊相鄰過濾袋。另外這種個別過濾袋的側向運動有時是由于沖擊底端的脈沖壓力引起的。這種相互連接可以防止過濾袋的這種水平運動。過濾袋壁材料上低的的內在負載以及免除局部外力作用于其它的過濾袋是延長過濾袋壽命的兩個因素。
本發明的另一優點在于能夠更緊密或者更緊湊的方式安裝過濾袋和/或者采用更長的過濾袋。
過濾袋的端部封閉件最好是基本上固定安裝在過濾裝置的外殼內。這樣會使機械結構簡單，有利于清潔懸掛板下面的空間。當柔性材料的管形壁的下端部必須固定于相關的端部封閉件時這種固定安裝也是一個優點。作為這種固定安裝的一個替代方法，該端部封閉件可以裝成能夠在垂直方向有限調節其位置，例如在相互連接的端部封閉件和過濾裝置外殼之間裝一個液壓缸。這樣便可以按照過濾袋管壁的現有實際長度準確定位端部封閉件，這是因為過濾袋的上端部仍然固定于懸掛板。另一種適配過濾袋現有長度的方法是采用固定端部封閉件和彈性加載或可形變的管壁端部分，后者設置在端部封閉件和過濾袋的下端部分之間。
在一個很適用于具有很多過濾袋的大型過濾裝置的實施例中，各個端部封閉件固定在排放管上，裝有端部封閉件的排放管在橫向延伸的剛性收集管上排成至少一排，該收集管連接于上述該排中具有端部封閉件的排放管，并支撐這些排放管。在該排中的排出口通常由設在收集管中的閥門控制。由于衛生原因，最好采用收集管，因為個別端部封閉件的排出口可以用收集管與粉末氣體入口室隔離開。
為了進一步改進衛生條件和有利于清洗，各個收集管最好具有棱形的橫截面形狀，該棱形的長軸向上延伸。該收集管的朝上的表面暴露于正沉降的產品。在將收集管做成為橢圓形或者更規則的棱形時，該管子幾乎水平的朝上部分變得相當小，而側面卻具有相當陡的傾斜度，這種傾斜度可以減少產品在管子頂部上的聚積。
最好使各個收集管伸出過濾裝置的外殼，使收集管在懸掛板的下側沒有通向氣體入口室的自由開口，這樣可以進一步改進衛生條件。采用這種設計，收集管和端部封閉件上的排出口僅通向清潔氣體側，只需從過濾袋的內部沖洗掉殘留的清洗液體和可能殘留的產品。另一個優點是，閥門以及與收集管相關的連接件等可以設置在過濾器外殼的外面，這樣便可以減少設置在過濾器外殼內部的朝上表面的數目和尺寸。
使各個收集管的兩端伸出外殼可以進一步改進衛生狀況，而且，收集管的非排出端部可以經閥門連接于清潔液體源或者干燥氣體源。這樣，收集管便可以用清潔液體沖洗干凈，不依賴于向下流過過濾袋的清潔液體量。
在一個實施例中，各個過濾袋這樣設計以便濾袋支架以已知的方式構成過濾袋管壁的徑向支撐，而該支架又由端部密封架支承。通過支撐該過濾器支架，端部封閉件可以減少支架和端部封閉件以及固定于該端部封閉件的管壁之間的相互運動。另外還可以減小懸掛板上一些負載。
在一個優選實施例中，由于可以利用CIP方法相當快地進行徹底清潔，所以在端部分之間的柔性過濾材料是不折疊的織物或者毛氈，而且在各個端部分上該過濾袋材料具有環形增強件。在安裝過濾袋管壁期間，該頂端和底端上的增強件均可分別與懸掛板和端部封閉件快速卡合。
最好將過濾袋管壁的頂端和底端設計成完全一樣。在將這種過濾袋裝在過濾裝置上時無論哪一端朝上都不是重要的事情，所以安裝方便。
在進一步的研究中，該織物是合成材料，包括PTFE涂層。該PTFE涂層使過濾材料具有小的網孔，但是由于端部封閉件的排放作用，所以本發明在清洗過濾袋期間仍可以獲得很充分的衛生條件。因此采用很經濟的過濾袋便可以獲得很細粉末的產品。
在一個很簡單或很耐久的實施例中，該端部密封件是金屬杯，該金屬杯具有中心排出孔和向內突出的上部邊緣區域。在管壁下端的快速鎖定環可以容易裝在該向內突出邊緣的后面。
使脈沖壓力從作用在過濾袋材料上的縱向拉力應力負載分開可以增加脈沖壓力而不會使過濾材料過分負載。按照本發明，各個過濾袋的長度可以做成為至少8.5m，并通過增加脈沖壓力可以充分清潔很長的過濾袋。
下面參考示意性附圖更詳細說明本發明的例子，這些附圖是
圖1示出本發明過濾裝置的截面圖；圖2是圖1所示過濾裝置的過濾袋的截面圖；圖3是過濾裝置另一實施例的局部截面圖；圖4是沿圖3的IV-IV線截取的放大截面圖；圖5示出過濾裝置中的清洗裝置和收集管的設置；圖6是局部截面圖，示出過濾袋過濾材料的實施例；圖7是截面為棱形的收集管的橫截面圖；圖8和圖9示出過濾裝置分別一體化裝在噴霧干燥器和流化床中的實施例；
圖10是過濾袋又一實施例下部分的截面圖。
圖1示出過濾裝置1，該裝置用于從來自噴霧干燥裝置、流化床裝置、干燥裝置、凝結裝置等，或者來自其它工業處理過程(例如來自煙氣凈化裝置)過程氣體中分離產品顆粒。該工作氣體采用空氣或氣體來處理顆粒產品或者粉塵產品。該產品可以是例如食品、牛奶產品、藥物、染料、化學產品等。該處理氣體可以是例如加熱的空氣或者干燥氣體，或者對裝置中處理的產品不起化學反應的合成氣體。
過濾器裝置外殼包括垂直設置的圓筒形上部分2，該上部分連接于向下成錐形的下部分3。處理氣體的入口4設置在圓筒形部分2的下部分，該處理氣體中帶有待濾除的產品。濾出的清潔氣體的出口5設置在部分2的上部分。在下部分3的底部設置出口6，用于排出濾出的產品。
水平懸掛板7設置在圓筒部分2的上部分，將外殼分成具有清潔氣體室8的上部分出口側和下部入口側9。該懸掛板7具有許多孔，在該孔上接近垂直懸掛著細長的管形過濾袋10，該過濾袋具有將已過濾氣體送到清潔氣體室8的開口端部11。該過濾袋10的管壁用軟的柔韌性過濾材料制作，例如用聚合物網，或者織物，或者天然毛氈，或者合成織物，或者紗產品。優選的材料是聚合物例如聚酯或者聚丙烯。
在過濾裝置中過濾袋的數目取決于要求的過濾容量。最小的過濾裝置只有一個過濾元件。處理或者生產藥物的裝置可以采用例如具有2-25個過濾袋的較小過濾裝置，而生產食品、奶產品和化學制品的裝置可包含很大的過濾裝置，在一個過濾裝置中可能具有數百過濾袋。
在過濾裝置1操作期間，攜帶產品的處理氣體通過入口4進入裝置，然后流入圍繞過濾袋的區域。氣體通過濾袋10的管壁被過濾并經出口5流出。當氣體穿過過濾器壁時，處理氣體所攜帶的產品便被過濾袋10留下來。留下的材料部分聚積在過濾袋上，部分掉下來，并聚集在下部分3中。然后通過出口6可以放出聚集的產品。
在過濾期間被過濾的氣流垂直向上流動，進入清潔氣體室8。在進行過濾時，有一些濾出的顆粒物或者粉末物聚集在過濾元件的外面。為了避免形成粉末塊必須要除掉這些濾出的顆粒物或粉末物。在過濾裝置繼續過濾期間，采用高壓反向脈沖氣流清除法可以進行有效清除。
設置在開口端部11上面的清除噴嘴12可以向下噴出一股反向流動的清除氣體，該股氣體以適合于當前過濾處理的時間間隔向下噴入過濾袋。清除氣體的脈沖可使過濾袋內部壓力很快增加，使得過濾壁加速向外移動，從而震下聚集物。
壓力容器13包含加壓的清除氣體，由連接管15上的閥門14控制該氣體進入清潔噴嘴，由此可以在操作期間分別清潔各個過濾袋。該控制閥14可以用任何已知方式操作。
當完成過濾時，以及為了衛生原因或者因為要用來過濾其它產品的原因，需要清理過濾裝置時，可以采用現場清洗法(CIP)進行清洗。采用這種方法可以用清洗液體沖洗過濾裝置的整個內部。
清洗或者沖洗噴嘴16裝在懸掛板7的上面。為了簡單起見在圖中僅示一個噴嘴，但實際上可以裝很多噴嘴。這些噴嘴最好能均勻地分散在為過濾袋10設置的孔之間。在沖洗噴嘴16打開的狀態下，沖洗噴嘴16將在懸掛板7的下側沿徑向射出清洗液體并射向過濾袋。在不使用時，利用回位彈簧使該噴嘴保持在關閉位置。
在清潔氣體室8的頂板上也裝有清洗或者沖洗噴嘴17。這種情況也只示出一個噴嘴，而實際上在整個頂板上安裝著許多噴嘴，使得在該清潔氣體室內的所有表面在清洗操作期間都能被沖洗。
另外，在外殼的圓筒部分2上也裝有許多清洗或者沖洗噴嘴18，使得其分布可以確保清洗外殼內的所有表面。
這些清洗和沖洗噴嘴可以為同樣類型的噴嘴，例如由丹麥的索伯格(Soeborg)市的Niro A/S公司生產的伸縮式CIP噴嘴，或者為可以用在過濾裝置中的其它清洗噴嘴，或者這些清洗噴嘴和沖洗噴嘴可以是不同類型的噴嘴，例如在懸掛板上的非伸縮式噴嘴，在圓筒外殼上的轉動伸縮式噴嘴，以及在清潔氣體室頂板上的固定噴嘴。可將清洗流體例如水、清潔劑或者加有清潔劑的水經輸送管19送入噴嘴，該輸送管裝有可以打開或關閉的控制閥，以便控制輸送清洗流體。
在圖2中所示的管形過濾袋10包括不折疊的單層或者多層軟過濾材料20，該過濾材料的內部由過濾支架21徑向支撐，該過濾支架由絲狀體構成，并在過濾袋的縱方向延伸，并固定在絲狀體環22上。這種絲狀體支架技術是眾所周知的，包括至少3個縱向絲狀體和至少2個絲狀體環，但是在每一米長的過濾袋上通常包含5個以上的絲狀體和至少4個絲狀體環。
過濾袋下端具有由不滲透的剛性的結實材料構成的端部封閉件23，該材料例如為鋼、不銹鋼或者其它金屬、聚合物或者陶瓷。該支架設在端部封閉件上的內底部，并由該端部封閉件支撐，該過濾支架可以做成若干部分，彼此接在一起。作為由端部封閉件支撐的替代方法，或者這種方法之外的方法，可以利用上部卡環將支架的頂端部懸掛在懸掛板7的孔上，該環的直徑大于孔的直徑，從而置于板7的上側。
過濾袋上端部和下端部具有其直徑大于過濾材料中間管狀壁的環形增強件24。在安裝過濾材料時，使下端增強件彎曲變形，然后將其快速卡合在端部封閉件23上部開口區域上的向內突出肩部24a的下面，而將上部增強件設置在懸掛板7的上表面上。在安裝管壁后，使支架向下降進入過濾袋。將管壁可拆卸地固定在懸掛板和端部封閉件上的其它方法可以分別采用例如拷環、卡口連接裝置或者其它鎖定機構。
端部封閉件23被相互連接成可以相互固定。可以利用焊接在端部封閉件外側的增強部件23a進行這種相互連接。該增強部件或者連接部件可以是能夠保持端部封閉件之間距離的任何結構，例如為一塊板或者管或者成形部件。該端部封閉件也可以裝在支撐梁構件上。這種相互連接的端部封閉件在一個實施例中可以懸掛在過濾袋的管壁上，但是由過濾器外殼進行支撐的實施例是最好的。這種支撐可以以固定連接于外殼的方式固定該端部封閉件，或者是可調節的，可以調節在外殼內的端部封閉件的定位高度。作為后一種類型的例子，可以安裝一個或者多個液壓缸，該缸的一個端部固定于外殼，而另一個端部固定于端部封閉件構件上，或者在外殼和端部封閉件之間插入片簧。這種高度調節可以按照過濾袋管壁的現有長度方便的確定端部封閉件位置。
在上述實施例中，管壁的下開口端可松開地安置在端部封閉件上。在另一個實施例中，該端部封閉件與管壁形成一體，可以隨管壁一起進行處理。該端部封閉件可以用例如注塑法制造，并包含側向突出快速鎖定部件，以便與相鄰端部封閉件上的匹配快速鎖定部件相互連接。
各個端部封閉件具有排放口25，該排放口可以分別裝有非回流閥26，如圖1所示，或者該排放口可以經排放管28連接于收集管27，如圖3所示。該收集管包括至少一個控制閥29(圖5)，該控制閥可以打開或者關閉，以便連接于排放裝置例如排放筒或者排放槽30。
該收集管或者若干收集管可以終結于過濾器外殼內，將清潔流體簡單的排到錐形的下部分3中，但是收集管或者多根收集管27最好伸出外殼(圖5)。讓收集管伸出外殼會帶來一些優點。首先，在外殼的內部存在更少的過濾器元件，因為閥門及其有關的控制部件可以裝在外殼的外面。其次，過濾裝置外殼的壁可以支撐收集管，端部封閉件23支撐在收集管的側邊，從而可以省去外殼中單獨的安裝構件。收集管也可以將端部封閉件連接起來，從而也可以省去另外的增強件23a。第三個優點是可以將收集管連接于輸送管31，該輸送管可以通過控制閥門32輸送來自介質源33中的介質，例如清洗液體或者干燥氣體。可以采用介質源33中的清潔液體來清洗排放系統，并輸送干燥氣體，以便于在完成清洗處理后干燥過濾袋的下部分。
過濾袋的管壁最好用不折疊的材料34制作，在用過濾袋來過濾很細粉狀產品時，在材料上可以涂一涂層35，例如PTFE涂層。該涂層可以形成很細小的孔或者網孔。
收集管可以為非圓形的橫截面，例如如圖7所示的棱形。相對于這種管子的尺寸它只有相當小的表面區域朝上，并且對端部封閉件該管子構成更強的支撐。
上述端部封閉件可以在裝在收集管上，排成一排。在圖5的實施例中這些排成的排形成直線。但是也可以運用其它結構的行列，例如為圓形或者為多角形結構，例如將過濾袋結合到如下所述處理裝置中時可以運用這些結構。
在現場清洗操作期間過濾袋是固定不動的。
上述過濾裝置是單獨的外部裝置，連接于處理裝置的含顆粒物處理氣體的氣體出口。或者，過濾裝置可以一體安裝在生產含顆粒物氣體的處理裝置中，例如裝在噴霧干燥裝置或者流化床裝置中。這種整體過濾干燥器的例子在專利申請DK 199901394(Niro)中已經概括說明。
在圖8中示出與過濾裝置形成一體的噴霧干燥器，該過濾裝置采用過濾袋。該裝置包括如上所述的清除噴嘴和沖洗噴嘴，但是為簡便起見，沒有在圖8中示出這些部件。氣體分散器36居中設置在懸掛板7的上面，霧化輪或者噴嘴37位于懸掛板7的下面。干燥氣體的輸送管38連接于氣體分散器，而產品的輸送管38a則通向霧化輪或者噴嘴。輔助干燥氣體輸送管39連接于圓錐形部分3中一體的流體床39a。在另一實施例中(未示出)，省去了一體的流化床。過濾袋10成組的圍繞霧化裝置設置。干燥氣體通過過濾袋10和出口5流出處理室，并從處理室的下端濾出產品。
在圖9中示出與過濾袋成一體的過濾裝置的流化床。該裝置包括如上所述的清除噴嘴和清洗噴嘴，但是為簡便起見，在圖9未示出這些部件。在裝置下部分的有孔的板40將充氣室41、42與干燥室43隔開，干燥氣體經氣體入口44、45送入充氣室。待干燥的產品經輸送管46送入，已干燥的產品通過產品出口管47移去。
在圖10所示的另一實施例中，該過濾袋包括插在端部封閉件23和管壁其余部分49之間的彈性部分48。該彈性部分利用預定的軸向彈力牽引該其余部分49，使得過濾袋在安裝狀態時管壁受到縱向張力作用。該彈性部分23是管形的，可以用任何彈性材料制作。該彈性部分可以補償因溫度變化等引起的部分49長度的變化。
上述各種實施例可以組合成另外一些實施例。
權利要求
1.一種用于過濾氣體的過濾裝置，具有一組過濾袋，該組過濾袋懸掛在懸掛板的下面，該懸掛板將外殼分成氣體下部入口側和已過濾氣體的上部出口側，該過濾裝置還具有一組設置在過濾袋出口側的清潔噴嘴裝置，其中各個過濾袋具有至少一個開口端以及柔性過濾材料構成的管壁和一個下端部，該開口端部位于懸掛板上，其特征在于各個過濾袋的下端部是不滲透材料做的端部封閉件，并具有排放口；上述管壁的下部開口端固定于該端部封閉件上；過濾袋的端部封閉件是相互連接的。
2.如權利要求1所述的過濾裝置，其特征在于，上述過濾袋的端部封閉件基本上牢固安裝在過濾裝置外殼上。
3.如權利要求1或2所述的過濾裝置，其特征在于，各個端部封閉件固定在排放管上；裝有端部封閉件的排放管設置在橫向延伸的剛性收集管上，形成至少一排，該收集管連接于具有端部封閉件的上述排的排放管上，并支撐該排的排放管。
4.如權利要求3所述的過濾裝置，其特征在于，各個收集管具有棱形橫截面形狀，該棱形的長軸向上延伸。
5.如權利要求3或4所述的過濾裝置，其特征在于，各個收集管伸出過濾裝置的外殼。
6.如權利要求4或5所述的過濾裝置，其特征在于，各個收集管的兩端伸出該外殼；收集管的非排放端部經閥門連接于清洗液體源或者干燥氣體源。
7.如權利要求1-6中的任一項所述的過濾裝置，其特征在于，過濾器支架構成管壁的徑向支撐，該支架有端部封閉件支撐。
8.如權利要求1-7中任一項所述的過濾裝置，其特征在于，在端部分之間，柔性過濾材料是非折疊的織物或者毛氈，在各個端部分中過濾材料具有環形增強件。
9.如權利要求1-8中任一項所述的過濾裝置，其特征在于，過濾袋管壁的頂端和底端其設計完全相同。
10.如權利要求8或9所述的過濾裝置，其特征在于，上述織物或者毛氈是合成材料做的，并包含PTFE涂層。
11.如權利要求1-10中任一項所述的過濾裝置，其特征在于，該端部封閉件是金屬杯，該金屬杯具有中心排放孔和向內突出的上部邊緣區域。
12.如權利要求1-11中任一項所述的過濾裝置，其特征在于，各個過濾袋的長度至少為8.5米。
13.如權利要求1-12中任一項所述的過濾裝置，其特征在于，該過濾袋包括彈性部分，當過濾袋分別安裝在懸掛板和端部封閉件上時，該彈性部分向管壁提供縱向張力。
14.如權利要求1-13中任一項所述的過濾裝置，其特征在于，管壁的下部開口端部可松開的設置于該端部封閉件上。
15.如權利要求1-14中任一項所述的過濾裝置，其特征在于，該過濾裝置一體結合入處理裝置例如噴霧干燥裝置或者流化床裝置之中。
全文摘要
一種用于過濾氣體的過濾裝置(1)，具有一組過濾袋(10)，該過濾袋懸掛在懸掛板(7)的下面，該懸掛板將外殼分成氣體下部入口側(9)和過濾氣體上部出口側(8)。各個過濾袋(10)具有開口端部(11)、柔性過濾材料的管壁(20)和不滲透材料的具有排放口(25)的下部端封閉件(23)，該開口端部(11)位于懸掛板上。該過濾袋的端部封閉件是相互連接的。
文檔編號B01D39/08GK1455697SQ00820003
公開日2003年11月12日 申請日期2000年11月2日 優先權日2000年11月2日
發明者P·西蒙森 申請人:尼羅有限公司