Gegenstand der Erfindung ist ein Filterkerzenelement zur Entstaubung industrieller Gase, insbesondere ein Filterkerzenelement, das verbesserte Stabilitätseigenschaften aufweist.

Bei der Entstaubung industrieller Gase kommen einerseits Schlauchfilter und andererseits Filterkerzen zum Einsatz. Bei Schlauchfiltern ist das Filterelement in der Regel ein zylindrischer Schlauch, der ein Stützgewebe mit darauf aufgebrachten Fasern als Filtermaterial um- fasst. Schlauchfilter werden zur Filtration bei niedrigen und mittleren Temperaturen bis etwa 250 °C eingesetzt. Im Gegensatz dazu können Filterkerzen mit anorganischen Fasern als Filtermaterial (wie beispielsweise Keramikfasern, glasigen Fasern, Hochtemperaturwolle) zur Filtration von Gasen bis zu 1 000 °C eingesetzt werden. Die Staubpartikel des Rohgases werden dabei überwiegend an der Oberfläche des Filtermediums abgeschieden.

Filterkerzen zur industriellen Entstaubung werden in zahlreichen Gebieten der Industrie eingesetzt. So generieren etwa die Zement-, Glas- und chemische Industrie schwefel- oder chlorhaltige Gase sowie Feinstaub, der durch den Einsatz von Filterkerzenelementen effektiv filtriert werden kann.

Die in der Industrie entstehenden Gase können dabei Temperaturen bis zu 1 000 °C aufweisen. Zahlreiche industrielle Anwendungen mit hohen Prozesstemperaturen, wie sie etwa in Schmelz-, Feuerungs- und Kalzinierungsanlagen auftreten, generieren zusätzlich häufig hohe Konzentrationen von Stickoxiden (NOx) im Rauch- bzw. Abgas. Es ist bekannt, dass die NOx-Reduktion (Entstickung) durch eine sog. selektive katalytische Reduktionsreaktion unter Einsatz von Ammoniak (NH ₃ ) und eines Katalysators erfolgen kann. Auch hierfür ist es zweckmäßig, das Rohgas vorher mithilfe eines Filterkerzenelements zu entstauben. Strengere und schärfere Umweltschutzvorgaben erfordern es, einerseits die Filtrationseigenschaften der eingesetzten Filterkerzenelemente zu verbessern, andererseits die Filtration von heißen, energiehaltigen Gasen zu ermöglichen. Bekannte Filterkerzenelemente verfügen über eine maximale Länge von 3 m. Dabei haben diese Filterkerzenelemente eine wirksame Filterfläche von etwa 1 ,4 m ² /Element. Eine wirksame Entstaubung, die zukünftigen Umweltschutzvorgaben genügt, würde eine Umrüstung der meisten vorhandenen Filteranlagen erfordern, die aus energetischer und wirtschaftlicher Sicht nicht praktikabel ist.

Um die erforderliche Durchsatzleistung zu erreichen, ist es notwendig, die Länge der Filter- kerzenelemente zu vergrößern. Durch die Verlängerung der Filterkerzenelemente treten die folgenden Probleme auf: Die Filterkerzenelemente werden schwerer und damit instabiler und anfälliger für Brüche. Insbesondere ist der Kragenbereich der Filterkerzenelemente, der mit einem entsprechenden Einspannbereich der Filteranlage verbunden ist, äußerst anfällig für zunehmende Biegemomente und Biegespannungen. Diese können beispielsweise dann Auftreten, wenn die Filterkerzenelemente durch Luftzug, Erschütterungen oder Stöße in Schwingungen versetzt werden. Eine Verlängerung bekannter Filterkerzenelemente führt zu Filterkerzenelementen, die nicht robust und widerstandsfähig genug sind, um den Bedingungen der Filtrationsprozesse zu widerstehen. Aus EP 2 684 592 A1 ist ein Filterelement mit rohrförmigem Stützkörper bekannt, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. EP 2 684 592 A1 beschreibt einen Stützkörper, der aus Metall besteht und aus einem Lochblech, Drahtgitter oder Streckmetall ausgebildet ist. Die metallische Struktur des Stützkörpers hat den Nachteil, dass dieser nur schlecht in das Filterelement eingearbeitet werden kann, so dass keine stabile Verbindung zwischen Stützkör- per und Filterelement erreicht werden kann. Ein weiterer Nachteil des Stützkörpers aus EP 2 684 592 AI besteht darin, dass dieser sich bei Temperaturerhöhung stärker in Längsrichtung ausdehnt als das Filterelement. Dadurch können bei hohen Temperaturen Spannungen und Verformungen auftreten, durch die die Stabilität des Filterelements beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann sich der Stützkörper vom Filterelement lösen oder das Fil- terelement kann brechen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Stabi lität eines Filterkerzenelements zu erhöhen, ohne dabei die Filtrationsleistung zu beeinträchtigen. Diese Aufgabe wird durch das Filterkerzenelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben. Das erfindungsgemäße Filterkerzenelement zur Entstaubung industrieller Gase umfasst ein Filtermaterial, das anorganische Fasern umfasst, und ein Verstärkungselement aus einem porösen Metallschaum. Dabei ist das Verstärkungselement in das Filterkerzenelement eingebettet. Dadurch, dass das Verstärkungselement aus einem porösen Metallschaum gefertigt ist, ist es einerseits stabil und weist andererseits ein geringes Gewicht auf. Damit wird das Filterkerzenelement durch das eingebettete Verstärkungselement stabilisiert, ohne dass das Gesamtgewicht des Filterkerzenelements signifikant erhöht wird. Weiter hat die Verwendung von einem porösen Metallschaum den Vorteil, dass die anorganischen Fasern in den Metallschaum eindringen können. Damit wird ein guter Formschluss zwischen den anorganischen Fasern und dem Verstärkungselement erzeugt. Somit entsteht eine Verbundstruktur aus den anorganischen Fasern und dem porösen Metallschaum. Dadurch, dass das Verstärkungselement in das Filterkerzenelement eingebettet ist, kann weiter vermieden werden, dass sich das Verstärkungselement aus dem Filterkerzenelement löst. Damit werden Schäden am Filterkerzenelement oder an der Filteranlage verhindert. Vorteilhafterweise ist der poröse Metallschaum gemäß einem Verfahren herstellbar, das folgende Verfahrensschritte umfasst: Galvanisieren eines Polyurethanschaums mit einem Metall, vorzugsweise mit Nickel oder Eisen, oder mit einer Metall legierung, vorzugsweise einer Nickellegierung; Entfernen des Polyurethanschaums durch Pyrolyse zur Erzeugung eines Metallschaumsubstrats; Wärmebehandlung des Metallschaumsubstrats. Die Pyrolyse, bei der der Polyurethanschaum entfernt wird, erfolgt zweckmäßigerweise zwischen 500 °C und 600 °C, bevorzugt bei 550 °C. Die Wärmebehandlung des Metallschaumsubstrats umfasst dabei vorzugsweise Glühen, Tempern und Härten. Die Wärmebehandlung erfolgt dabei vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 800 °C und 1 000 °C, besonders bevorzugt bei 950 °C.

Das Verfahren zur Herstellung des porösen Metallschaums umfasst vorteilhafterweise folgende weitere Verfahrensschritte: Legieren des wärmebehandelten Metallschaumsubstrats mit mindestens einem weiteren Metall, vorzugsweise mit Nickel, Chrom, Eisen und/oder Aluminium. Dadurch, dass das Metallschaumsubstrat legiert wird, erlangt der Metallschaum eine hohe mechanische Festigkeit sowie hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit. Die hohe mechanische Festigkeit des Metallschaums hat den Vorteil, dass damit die mechanische Stabilität des Filterkerzenelements erhöht wird. Aufgrund der strukturellen Beschaffenheit des Metallschaums erfolgt dessen Temperaturausdehnung überwiegend in die Hohlräume des Metallschaums hinein. Das hat den Vorteil, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Stützelements, das aus Metallschaum besteht, deutlich kleiner ist als die Wärmeausdehnungskoeffizienten oben genannter Metalle selbst. Dies hat den Vorteil, dass das Filterkerzenelement bei hohen Temperaturen, die typische für die Entstaubung von heißen industriellen Gasen sind, nicht durch das eingebettete Verstärkungselement verformt wird. Damit treten praktisch keine zusätzlichen Spannungen im Filterkerzenelement auf. Somit wird die Stabilität des Filterkerzenelements auch bei hohen Temperaturen nicht beeinträchtigt. Das Legieren des Metallschaums hat den weiteren Vorteil, dass der Metallschaum korrosionsbeständiger gegenüber aggressiven Gasen ist. Damit wird das Verstärkungselement bei der Filtration von aggressiven Gasen kaum angegriffen. Somit wird die Stabilität des Filterkerzenelements auch bei der Filtration von aggressiven Gasen nicht oder nur wenig beeinträchtigt.

Vorteilhafterweise umfasst das Legieren des wärmebehandelten Metallschaumsubstrats folgende Schritte: Aufbringen eines Binders auf das Metallschaumsubstrat; Aufbringen eines Metallpulvers, das mindestens ein Metall, vorzugsweise Nickel, Chrom, Eisen und/oder Aluminium, umfasst, auf das Metallschaumsubstrat; Wärmebehandlung des Metallschaumsubstrats zur Entfernung des Binders; Sinterung des Metallpulvers. Durch das Aufbringen eines Binders auf das Metallschaumsubstrat ist es möglich, das Substrat weiter mit einem Metallpulver zu beschichten. Durch die Zusammensetzung des Metallpulvers kann die Temperatur- und/oder Korrosionsbeständigkeit des Metallschaums bestimmt werden. Die Entfernung des Binders erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen, die unterhalb der Temperaturen für die Sinterung des Metallpulvers liegen. Durch die Sinterung wird das Metallschaumsubstrat mit dem Metallpulver legiert. Als besonders bevorzugt sind einerseits Legierungen aus Nickel, Chrom und Aluminium, andererseits Legierungen aus Eisen, Chrom und Aluminium anzusehen.

Es ist von Vorteil, wenn der poröse Metallschaum eine mittlere Porengröße aufweist, die zwischen 500 pm und 8000 pm, vorzugsweise zwischen 1500 pm und 7000 pm, besonders bevorzugt zwischen 3000 pm und 5000 pm liegt. Damit ist sichergestellt, dass die Poren genügend groß sind, so dass das Filtermaterial mindestens teilweise in das Verstärkungselement eindringen kann. Dadurch werden die Filtrationseigenschaften, insbesondere das Abscheide- und Druckverlustverhalten, des Filterkerzenelements durch das Verstärkungselement nur unwesentlich beeinträchtigt. Weiter kann dadurch ein guter Formschluss zwischen den anorganischen Fasern des Filtermaterials und dem Verstärkungselement erreicht werden.

Zweckmäßigerweise weist das Verstärkungselement Aussparungen auf, die vorzugsweise zwischen 5 % und 50 %, besonders bevorzugt zwischen 10 % und 20 % der Fläche einer Außenseite des Verstärkungselements einnehmen. Damit wird ein verbesserter Formschluss des Filtermaterials mit dem Verstärkungselement erreicht. Vorzugsweise weisen die Aussparungen die Form von Vierecken, abgerundeten Vierecken, Kreisen, Ellipsen, Sternen, Kreuzen und/oder Polygonen auf. Zweckmäßigerweise weist das Filterkerzenelement an einem oberen Ende einen Kragenbereich auf, der T-förmig oder konisch ausgebildet ist. Dabei umfasst der Kragenbereich einen Teil des Verstärkungselements und vorzugsweise einen Teil des Filtermaterials. Dadurch, dass der Kragenbereich T-förmig oder konisch ausgebildet ist, kann das Filterkerzenelement in einen Einspannbereich der Filteranlage eingesetzt werden. Durch die konische Ausgestal- tung des Kragenbereichs wird weiter erreicht, dass das Filterkerzenelement gegen Biegemomente und Biegespannungen im Einspannbereich widerstandsfähig ist. Vorzugsweise ist der Kragenbereich verstärkt ausgestaltet. Dies hat den Vorteil, dass das Widerstandsmoment des Filterkerzenelements im Kragenbereich erhöht wird. Weiter wird dadurch bei einem Versagen, beispielsweise bei einem Bruch, des Filterkerzenelements im Kragenbereich das Filtermaterial auf Position gehalten. Somit wird nicht der gesamte innere Durchmesser des Filterkerzenelements, sondern nur ein kleiner Durchgang für mögliche Emissionen freigegeben. Dadurch, dass der Kragenbereich einen Teil des Verstärkungselements umfasst, wird die Stabilität des Filterkerzenelements weiter erhöht. Umfasst der Kragenbereich einen Teil des Filtermaterials, so hat dies den Vorteil, dass das gesamte Filterkerzenelement in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann.

Vorteilhafterweise umfassen die anorganischen Fasern Glasfasern, Keramikfasern, Mineralfasern, Basaltfasern und/oder Kohlenstofffasern. Besonders bevorzugt werden Kalzium- Magnesium-Silikat-Glasfasern verwendet. Diese haben den Vorteil, dass sie sehr leicht, umweltverträglich und biolöslich sind. Weiter wird damit eine hohe Luftdurchlässigkeit bei hoher Porosität erreicht. Damit können bei der Filtration Druckverluste beim Durchgang des Gases durch das Filterkerzenelement (sog. Druckverlust- oder Δρ-Verhalten) reduziert werden.

Es ist ferner von Vorteil, wenn das Filterkerzenelement weiter einen Katalysator umfasst. Damit können die Entstaubung und die Entstickung des Rohgases gleichzeitig in einem Prozessschritt durchgeführt werden. Dieser kombinierte Prozessschritt kann dabei bei hohen Temperaturen, zweckmäßigerweise zwischen 300 °C und 500 °C, bevorzugt bei 400 °C erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Filterkerze betrachtet, die ein erfindungsgemäßes Filterkerzenelement, das an einem unteren Ende eine Einfräsung aufweist, und ein erfindungsgemäßes Filterkerzenelement, das an einem oberen Ende eine Einfräsung aufweist, umfasst. Dabei ist eine der beiden Einfräsungen als eine erste Stufe ausgestaltet, und die andere der beiden Einfräsungen als eine zur ersten Stufe komplementäre zweite Stufe ausgestaltet. Die erste Stufe ist formschlüssig mit der zweiten Stufe verbunden. Dadurch, dass mehrere Filterkerzenelemente zu einer Filterkerze zusammengefügt werden, kann die Länge der Filterkerze vergrößert werden. Dadurch wird erreicht, dass die Durch- satzleistung der Filterkerze erhöht wird. Durch die stufenförmige und die dazu komplementäre Einfräsung wird eine formschlüssige Verbindung zwischen den Filterkerzenelementen erreicht. Zweckmäßigerweise können die Filterkerzenelemente miteinander verklebt werden. So wird sichergestellt, dass Staub auch an der Verbindungsstelle zurückgehalten wird. Vorzugsweise können weiter ein oder mehrere Verbindungselemente verwendet werden, um die Filterkerzenelemente an deren Verbindungsstelle zu fixieren. Die erfindungsgemäße Filterkerze kann zwei oder mehr Filterkerzenelemente umfassen, die wie oben beschrieben ausgebildet und miteinander verbunden sind.

Die erfindungsgemäßen Filterkerzenelemente erhalten aufgrund des Verstärkungselements aus porösem Metallschaum erhöhte Stabilität und Bruchfestigkeit. Durch die Verwendung von porösem Metallschaum ist sichergestellt, dass sich die Gewichtsänderung der Filterkerzenelemente nicht negativ auf deren Stabilität auswirkt. Dadurch ist es möglich, längere Filterkerzenelemente herzustellen. Weiter ist es möglich, mehrere Filterkerzenelemente zu einer langen Filterkerze zu verbinden. Somit wird die Filtrationsleistung erhöht ohne die Stabilität zu beeinträchtigen.

Die erfindungsgemäßen Filterkerzenelemente können durch einen Saugprozess mittels Va- kuum hergestellt werden. Anorganische Fasern werden zunächst mit Wasser und Bindemitteln, beispielsweise Kieselsol und Stärke, sowie gegebenenfalls mit katalytischen Bestandteilen gemischt. Dieser als Slurry bezeichnete Ansatz wird in eine Wanne geleitet, worin die Suspension ständig umgewalzt wird, um eine homogene Slurry zu erhalten. Durch diesen Vorgang brechen die anorganischen Fasern in Fasern mit kleinerer Länge. In einem nächs- ten Schritt wird ein Saugwerkzeug, welches die Form des zu fertigenden Filterkerzenelements aufweist, und auf dem sich das Verstärkungselement aus porösem Metallschaum befindet, in die Slurry getaucht und ein Vakuum angelegt. Dadurch wird die Slurry durch das Saugwerkzeug gesaugt und die Fasern werden an dem Verstärkungselement bzw. an einem Sieb zurückgehalten, wodurch sich eine gleichmäßig starke Faserschicht um das Saugwerk- zeug und das Verstärkungselement einstellt. Abschließend wird das Filterkerzenelement getrocknet und entformt.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

Figuren 1 a, 1 b und 1 c: Front-, Seiten- und Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Filterkerzenelements mit T-förmigem Kragenbereich;

Figuren 2a, 2b und 2c: Front-, Seiten- und Schrägansicht eines Verstärkungselements eines erfindungsgemäßen Filterkerzenelements;

Figur 3: Detailansicht eines porösen Metallschaums;

Figur 4: Alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterkerzenelements mit T-förmigem Kragenbereich;

Figuren 5a und 5b: Seiten- und Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Filterkerzenelements mit konischem Kragenbereich; Figur 6: Stufenförmige Verbindung zwischen zwei erfindungsgemäßen Filterkerzenelementen.

Figuren 1 a, 1 b und 1 c zeigen die Front-, Seiten- und Schrägansicht eines Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen Filterkerzenelements 1 . Wie in Figuren 1 b und 1 c zu erkennen ist, umfasst das Filterkerzenelement 1 drei Bereiche: einen Kragenbereich 3, einen Körper 2 und einen unteren Bereich 4. Erfindungsgemäß können diese Bereiche ein Filtermaterial umfassen, das seinerseits anorganische Fasern umfasst. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den anorganischen Fasern um Glasfasern, Keramikfasern, Mineralfasern, Basaltfasern und/oder Kohlenstofffasern. Besonders bevorzugt werden Kalzium-Magnesium- Silikat-Glasfasern verwendet. In den Kragenbereich 3 und den Körper 2 ist ein Verstärkungselement 5 eingebettet. Erfindungsgemäß ist das Verstärkungselement 5 aus einem porösen Metallschaum gefertigt. Besonders bevorzugt ist der poröse Metallschaum legiert. Der Körper 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgestaltet. Wie in Figur 1 b gezeigt, weist das Rohr die Form eines Hohlzylinders auf. Zweckmäßigerweise liegt der äußere Radius 6 des Körpers 2 zwischen 25 mm und 200 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 150 mm, besonders bevorzugt liegt er bei 75 mm. Der innere Radius 7 des Körpers 2 liegt zweckmäßigerweise zwischen 10 mm und 1 75 mm, vorzugsweise zwischen 40 mm und 140 mm, besonders bevorzugt liegt er bei 55 mm. Die Länge 8 des Körpers 2 liegt zweckmäßigerweise zwischen 300 mm und 5000 mm, vorzugsweise zwischen 1000 mm und 4500 mm, besonders bevorzugt bei 2500 mm.

Der Kragenbereich 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel T-förmig ausgebildet. Vor- zugsweise weist der T-förmige Kragenbereich 3 die Form eines Hohlzylinders auf. Die Ausgestaltung des T-förmigen Kragenbereichs 3 ist in insbesondere in Figur 1 a zu sehen. Der äußere Radius 9a des T-förmigen Kragenbereichs liegt zweckmäßigerweise zwischen 60 mm und 300 mm, vorzugsweise zwischen 80 mm und 200 mm, besonders bevorzugt liegt er bei 100 mm. Der innere Radius dieses Kragenbereichs entspricht vorzugsweise dem inneren Radius 7 des Körpers 2. Dadurch schließt die Innenseite des Körpers 2 bündig an die Innenseite des Kragens 3 an. Der Kragenbereich 3 ist derart ausgestaltet, dass seine Dicke 9c größer ist als die Dicke 1 9 des Körpers 2. Damit ragt ein Teil des T-förmigen Kragenbereichs 3 nach außen über den Körper 2. Wie in Figur 1 b zu erkennen ist, ist die Höhe 9b des Kragenbereichs 3 größer als die Dicke 19 des Körpers 2 ausgestaltet. Insgesamt wird hierdurch der Kragenbereich 3 verstärkt und damit stabilisiert. Zum anderen wird dadurch die Stabilität des gesamten Filterkerzenelements 1 erhöht. Letztlich kann durch den verstärkten Kragenbereich 3 eine passgenaue Verbindung des Filterkerzenelements 1 mit dem entsprechenden Einspannbereich der Filteranlage gewährleistet werden.

Wie in insbesondere in Figur 1 c gezeigt, ist der untere Bereich 4 des Filterkerzenelements 1 abgeschlossen. Vorzugsweise ist der abgeschlossene untere Bereich 4 in Form einer Kugelkalotte ausgestaltet. Zweckmäßigerweise entspricht der äußere Radius der Kugelkalotte dem äußeren Radius 6 des Körpers 2. Der innere Radius der Kugelkalotte entspricht zweckmäßi- gerweise dem inneren Radius 7 des Körpers 2. Damit schließt der untere Bereich 4 bündig an den Körper 2 an. Vorzugsweise werden Kragenbereich 3, Körper 2 und unterer Bereich 4 des gezeigten Filterkerzenelements 1 in einem Vorgang hergestellt. Das hat den Vorteil, dass es keine Übergänge zwischen den drei Bereichen gibt, durch die Rohgas in das Innere des Filterkerzenelements 1 eindringen könnte.

In dem in Figuren 1 a, 1 b und 1 c gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Verstärkungselement 5 aus porösem Metallschaum in den Kragenbereich 3 und den Körper 2 eingebettet. In dem Körper 2 schließt das Verstärkungselement 5 bündig mit der Innenseite des Filterkerzenelements 1 ab. Dadurch ist das Verstärkungselement 5 nur an seiner Außenseite 5a und an seinen Stirnseiten vom Filtermaterial umgeben. An der Außenseite 5a sowie an den Stirnseiten des Verstärkungselements 5 können die anorganischen Fasern des Filtermaterials mindestens teilweise, zweckmäßigerweise mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 ,0 mm in das Verstärkungselement 5 eindringen. Somit wird eine Verbundstruktur aus den anorganischen Fasern und dem porösen Metallschaum ausgebildet. Dadurch wird ein Formschluss zwischen den anorganischen Fasern und dem Verstärkungselement 5 erzeugt. Dieser Formschluss verhindert, dass sich das Verstärkungselement 5 von dem Filtermaterial lösen kann. Im Kragenbereich 3 schließt das Verstärkungselement 5 bündig mit der Innenseite und mit der Oberkante des Filterkerzenelements 1 ab. Im Kragenbereich ist das Verstärkungselement 5 T-förmig, also um 90°, abgewinkelt. Der Abschnitt des Verstärkungs- elements 5, der bündig mit der Oberkante des Filterkerzenelements 1 abschließt, weist vorzugsweise eine Breite auf, die zwischen 70 % und 90 % der Dicke 9c des Kragenbereichs 3 entspricht. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass im Kragenbereich 3 das Verstärkungselement 5 an sämtlichen Seiten von Filtermaterial umgeben ist. Damit können die anorganischen Fasern, zusätzlich zu der Außenseite 5a und den Stirnseiten, auch in die Innenseite 5b des Verstärkungselements mindestens teilweise, zweckmäßigerweise mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 ,0 mm eindringen. Der im Zusammenhang mit dem Körper 2 beschriebene Formschluss zwischen anorganischen Fasern und Verstärkungselement 5 wird daher im Kragenbereich 3 verstärkt. Dies führt zu einer Erhöhung der Stabi- lität des Kragenbereichs 3 und damit zu einer Erhöhung der Stabilität des gesamten Filterkerzenelements 1 . Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass das Verstärkungselement 5 im Körper 2 an sämtlichen Seiten vom Filtermaterial umgeben ist.

In Figuren 2a, 2b und 2c ist ein Verstärkungselement 5 aus porösem Metallschaum in Front-, Seiten- und Schrägansicht gezeigt. Das gezeigte Verstärkungselement 5 kann beispielsweise bei einem Filterkerzenelement 1 mit konischem Kragen 3 eingesetzt werden. Figuren 2b und 2c zeigen, dass das Verstärkungselement 5 rohrförmig ausgestaltet ist. Der äußere Radius 10 des Verstärkungselements liegt zweckmäßigerweise zwischen 25 mm und 200 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 150 mm, besonders bevorzugt liegt er bei 60 mm. Der innere Radius 1 1 des Verstärkungselements liegt zweckmäßigerweise zwischen 10 mm und 1 75 mm, vorzugsweise zwischen 40 mm und 140 mm, besonders bevorzugt liegt er bei 55 mm. Wie insbesondere in Figur 2a gezeigt wird, weist das Verstärkungselement 5 am oberen Ende einen nach außen aufgeklappten Kragen 12 auf. Zweckmäßigerweise ist der aufgeklappte Kragen 12 derart ausgestaltet, dass der äußere Radius 13 des Ver- Stärkungselements am oberen Ende des Kragens 12 auf zwischen und 50 mm und 300 mm, vorzugsweise auf zwischen 60 mm und 200 mm, besonders bevorzugt auf 90 mm vergrößert wird. Im Falle eines Filterkerzenelements 1 mit T-förmigem Kragenbereich 3 kann es zweckmäßig sein, den Kragen 12 um 90° nach außen zu klappen. Durch das Aufklappen des Kragens 12 wird erreicht, dass sich das Verstärkungselement 5 im Kragenbereich 3 der Form des Filterkerzenelements 1 anpasst. Die in Figur 2b erkennbare Länge 14 des Verstärkungselements liegt zweckmäßigerweise zwischen 100 mm und 3000 mm, vorzugsweise zwischen 500 mm und 2000 mm, besonders bevorzugt bei 1 500 mm. Das rohrförmig ausgestaltete Verstärkungselement 5 kann dadurch gefertigt werden, dass zunächst ein entsprechender Zuschnitt aus einer Platte von porösem Metallschaum erzeugt wird. Aus diesem Zuschnitt kann das rohrförmige Verstärkungselement 5 geformt und vorzugsweise durch Verpressen der Verbindungsstellen fixiert werden. Durch Verpressen können auch mehrere Verstärkungselemente 5 an ihren Stirnkanten verbunden werden, um damit Verstärkungselemente größerer Länge zu erhalten. Das gezeigte Verstärkungselement 5 weist Aussparungen 15 auf. Vorzugsweise nehmen die Aussparungen 1 5 insgesamt eine Querschnittsfläche ein, die zwischen 5 % und 50 %, besonders bevorzugt zwischen 10 % und 20 % der Fläche der Außenseite 5a des Verstärkungselements 5 liegt. Damit reduzieren sich auch das Volumen und das Gewicht des Ver- Stärkungselements 5 vorzugsweise um 5 % bis 50 %, besonders bevorzugt um 10 % bis 20 %. Dies hat einerseits zur Folge, dass das Gesamtgewicht des Filterkerzenelements 1 durch das eingebettete Verstärkungselement 5 nicht signifikant zunimmt. Somit werden die Stabilitätseigenschaften des Filterkerzenelements 1 nicht negativ durch das Gewicht des Verstärkungselements 5 beeinträchtigt. Andererseits können durch die Aussparungen 1 5 die anorganischen Fasern des Filtermaterials an einer größeren Oberfläche in das Verstärkungselement 5 eindringen. Dadurch wird der Formschluss zwischen den anorganischen Fasern und dem Verstärkungselement 5 verbessert. Vorzugsweise sind die Aussparungen 1 5 in Form von Vierecken, abgerundeten Vierecken, Ellipsen, Kreisen, Sternen, Kreuzen und/oder Polygonen ausgestaltet. Die Aussparungen 1 5 können durch Verwendung eines Lasers oder Wasserstrahls aus dem porösen Metallschaum geschnitten werden. Der Einsatz eines Lasers oder Wasserstrahls erzeugt scharfe Schnittkanten. Dies hat den Vorteil, dass die Schnittkanten des Verstärkungselements 5 nicht verformt werden, insbesondere nicht verpresst werden. Dadurch können die anorganischen Fasern des Filtermaterials auch an den Schnittkanten in das Verstärkungselement 5 eindringen. Dies verstärkt den Formschluss zwischen Fil- termaterial und Verstärkungselement 5.

Das beschriebene Filterkerzenelement 1 , das einen Kragenbereich 3, Körper 2 und geschlossenen unteren Bereich 4 umfasst, kann zweckmäßigerweise als Filterkerze eingesetzt werden. In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, dass das erfin- dungsgemäße Filterkerzenelement 1 nur einen Körper 2, einen Körper 2 und einen Kragenbereich 3, oder einen Körper 2 und einen abgeschlossenen unteren Bereich 4 umfasst. Genauso ist es erfindungsgemäß möglich, dass das Verstärkungselement 5 nur im Körper 2, nur im Kragenbereich 3, nur im unteren Bereich 4 oder nur im Körper 2 und im unteren Bereich 4 eingebettet ist. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass sich Verstärkungselement 5 über Kragenbereich 3, Körper 2 und unteren Bereich 4 erstreckt. Weiter ist es erfindungsgemäß möglich, dass in einem oder mehreren der genannten Bereiche (Kragenbereich 3, Körper 2, geschlossener unterer Bereich 4) mehrere Verstärkungselemente 5 aus porösem Metallschaum eingebettet sind. In allen Fällen ist es weiter erfindungsgemäß möglich, dass das Verstärkungselement 5 Aussparungen 1 5, vorzugsweise in den oben genannten Formen aufweist. Diese letzthin beschriebenen Filterkerzenelemente 1 können von Filterkerzen um- fasst werden. Eine Filterkerze, die ein Filterkerzenelement mit Kragenbereich 3 und Körper 2 umfasst, kann in einen Einspannbereich der Filteranlage eingesetzt werden. Damit kann die statische Druckbelastung im Kragenbereich 3 reduziert werden.

Figur 3 zeigt eine Detailansicht eines porösen Metallschaums 300, der für die Herstellung des erfindungsgemäßen Verstärkungselements 5 verwendet werden kann. Vorzugsweise umfasst der Metallschaum 300 ein Metallschaumsubstrat aus Nickel oder Eisen. Zweckmäßigerweise wird das Metallschaumsubstrat mit einem oder mehreren Metallen, vorzugswei- se mit Nickel, Chrom, Eisen und/oder Aluminium legiert. Der gezeigte Metallschaum 300 weist eine grobporige Struktur auf. Die Poren 301 werden dabei von Stegen 302 mit einer gewissen Breite umgeben. Die Struktur, die von den Stegen 302 gebildet wird, umfasst dabei das Metallschaumsubstrat, das zweckmäßigerweise legiert ist. Die Stegbreite des Metallschaums 300 liegt vorzugsweise zwischen 100 μιη und 600 m. Die Porengröße ist nicht einheitlich, sondern stochastisch verteilt. Vorzugsweise wird eine mittlere Porengröße angegeben. Die mittlere Porengröße ist durch den durchschnittlichen Durchmesser der Poren 301 charakterisiert. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise ein Metallschaum 300 mit mittlerer Porengröße zwischen 1 500 μιτι und 7000 μιτι, besonders bevorzugt zwischen 3000 μηη und 5000 μιη verwendet. Es ist auch möglich, die Porengröße des Metallschaums 300 durch die mittlere Porenanzahl pro Zoll (ppi) zu charakterisieren. Erfindungsgemäß weist der verwendete Metallschaum 300 vorzugsweise zwischen 5 und 30 Poren 301 pro Zoll auf. Die Poren 301 des gezeigten Metallschaums 300 sind als Hohlräume zwischen der Stegstruktur erkennbar. Ein Maß für das Verhältnis von Hohlräumen zu Stegstruktur ist die Porosität. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise Metallschaum 300 mit einer Porosität zwischen 80 % und 95 % eingesetzt. Schließlich wird der Einfluss der verwendeten Materialien durch die Dichte charakterisiert. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise Metallschaum 300 mit einer Dichte zwischen 0,4 g/cm ³ und 1 ,0 g/cm ³ eingesetzt. Die meisten mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines Metallschaums 300 können durch seine Dichte, Porosität, Porengröße und die Breite der Stege 301 bestimmt werden. Durch das Legieren und Sintern des Metall schaumsubstrats wird der Metallschaum 300 härter, temperatur- und korrosionsbeständiger. Damit können Verformungen des erfindungsgemäßen Verstärkungselements 5 durch beispielsweise Druck- und/oder Biegespannungen auch bei hohen Temperaturen vermieden werden. Somit kann eine zusätzliche mechanische Belastung des Filterkerzenelements 1 auch bei hohen Temperaturen vermieden werden. Figur 4 zeigt die Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Dieses unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel, das im Zusammenhang mit den Figuren 1 a, 1 b und 1 c beschrieben wurde, lediglich dadurch, dass im unteren geschlosse- nen Bereich 4 sowie in einem Teil des Körpers 2 ein zusätzliches Verstärkungselement 1 6 eingebettet ist. Dieses zusätzliche Verstärkungselement 1 6 ist vorzugsweise aus demselben porösen Metallschaum gefertigt wie das Verstärkungselement 5, das im Kragenbereich 3 und Körper 2 des Filterkerzenelements 1 eingebettet ist. Die Innenseite des gezeigten zusätzlichen Verstärkungselements 1 6 schließt bündig mit der Innenseite des unteren Bereichs 4 sowie mit der Innenseite des Körpers 2 des Filterkerzenelements 1 ab. Dadurch entsteht ein Formschluss zwischen der Außenseite und den Stirnseiten des zusätzlichen Verstärkungselements 16 und den anorganischen Fasern des Filtermaterials. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass das zusätzliche Verstärkungselement 1 6 vollständig vom Filtermaterial umgeben ist. Dadurch wird ein besserer Formschluss zwischen den anorganischen Fasern des Filtermaterials und dem Verstärkungselement 16 erreicht. Das zusätzliche Verstärkungselement 1 6 im abgeschlossenen unteren Bereich 4 und in einem Teil des Körpers 2 hat den Vorteil, dass dieser Bereich verstärkt wird. Dies kann besonders für Reinigungsprozesse des Filterkerzenelements 1 vorteilhaft sein, bei denen der untere Bereich 4 belastet wird. Das zusätzliche Verstärkungselement 1 6 kann aus einem entsprechenden Zuschnitt aus einer Metallschaumplatte hergestellt werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen kreisförmigen Zuschnitt, der Einschnitte aufweist. Durch die Einschnitte ist es möglich, die gekrümmte Form des kalottenförmigen unteren Bereichs 4 aus dem ebenen Zuschnitt zu formen. Das zusätzliche Verstärkungselement 1 6 kann weiter Aussparungen, vorzugsweise in Form von Vierecken, abgerundeten Vierecken, Ellipsen, Kreisen, Sternen, Kreuzen und/oder Polygonen aufweisen. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass das Verstärkungselement 5, das im Kragenbereich 3 und Körper 2 eingebettet ist, und das zusätzliche Verstärkungselement 1 6 in einem Stück geformt sind. Das Verstärkungselement 5 und das zusätzliche Verstärkungselement 1 6 können auch durch Verpressen miteinander verbunden werden. Figuren 5a und 5b zeigen die Seiten- und Schrägansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Dieses unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel, das im Zusammenhang mit den Figuren 1 a, 1 b und 1 c beschrieben wurde, durch eine alternative Ausgestaltung des Kragenbereichs 3. In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5a und 5b ist der Kragenbereich 3 konisch geformt. Der konische Kragenbereich 3 weist die Form eines ausgehöhlten Kegelstumpfes auf. Die in Figur 5a gezeigte Höhe 1 7 des konischen Kragenbereichs liegt vorzugsweise zwischen 30 mm und 300 mm, besonders bevorzugt zwischen 100 mm und 200 mm. Die Dicke 18 des konischen Kragenbereichs entspricht vorzugsweise der Dicke 19 des Körpers 2. Das obere Ende des konischen Kragenbereichs weist vorzugs- weise einen äußeren Radius zwischen 60 mm und 300 mm, vorzugsweise zwischen 100 mm und 200 mm, besonders bevorzugt liegt von 150 mm auf. Durch die konische Ausgestaltung des Kragenbereichs 3 kann eine passgenaue Verbindung des Filterkerzenelements 1 mit dem entsprechenden Einspannbereich der Filteranlage gewährleistet werden. Durch die konische Ausgestaltung des Kragenbereichs 3 können weiter Spannungen im Kragenbereich, die beispielsweise durch Schwingungen des Filterkerzenelements herrühren, abgefedert werden. Das Ausführungsbeispiel umfasst im Kragenbereich 3 und Körper 2 ein Verstärkungselement 5 aus porösem Metallschaum, wie es im Zusammenhang mit Figuren 2a, 2b und 2c beschrieben wurde. Figuren 5a und 5b zeigen, dass die Innenseite 5b des Verstärkungselements 5 im Kragenbereich 3 und Körper 2 bündig mit der Innenseite des Filterkerzenelements 1 abschließt. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass das Verstärkungselement 5 im Kragenbereich 3 und/oder im Körper 2 vollständig von dem Filtermaterial umgeben ist.

Figur 6 zeigt eine Verbindung zwischen zwei erfindungsgemäßen Filterkerzenelementen 101 und 102. Zweckmäßigerweise umfasst die Verbindung einerseits ein erstes Filterkerzenelement 101 ohne abgeschlossenen unteren Bereich und andererseits ein zweites Filterkerzenelement 102 ohne Kragenbereich. Bei der gezeigten Verbindung weist das erste Filterkerzenelement 101 an seinem unteren Rand eine rotationssymmetrische stufenförmige Einfräsung 21 auf. Das zweite Filterkerzenelement 102 weist an seinem oberen Rand eine zu der stufenförmigen Einfräsung des ersten Filterkerzenelements komplementäre rotationssymmetrische Einfräsung 22 auf. Durch Zusammenführen der beiden Einfräsungen 21 , 22 können die beiden Filterkerzenelemente 101 und 102 formschlüssig miteinander verbunden werden. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die stufenförmige 21 und die dazu komplementäre Einfräsung 22 als Nut bzw. Feder oder als Feder bzw. Nut ausgebildet sind. Durch diese Verbindung ist es möglich, Filterkerzen mit größerer Länge herzustellen. Vorzugsweise werden damit Filterkerzen mit einer Länge zwischen 2 m und 8 m, besonders bevorzugt zwischen 3 m und 6 m durch Zusammenfügen von 2 bis 4 erfindungsgemäßen Filterkerzenelementen 1 hergestellt. Dadurch, dass Filterkerzen mithilfe der beschriebenen Verbindung aus zwei oder mehreren erfindungsgemäßen Filterkerzenelementen 1 zusam- mengesetzt werden können, ist auch ein leichterer Transport von langen Filterkerzen gewährleistet. Durch die formschlüssige Verbindung von zwei Filterkerzenelementen 101 , 102 kann gewährleistet werden, dass kein Rohgas in das Innere der Filterkerzenelemente 101 , 102 gelangen kann. Die Filterkerzenelemente 101 , 102 können auch miteinander ver- klebt werden. Dadurch kann die Verbindungsstelle der beiden Filterkerzenelemente 101 , 102 zusätzlich abgedichtet werden. Zur weiteren Fixierung der Filterkerzenelemente 101 , 102 an der Verbindung können Verbindungselemente 23, vorzugsweise Klammern, Stifte, Nieten, Schrauben oder Dübel, besonders bevorzugt Keramikdübel, eingesetzt werden. Aufgrund des eingebetteten Verstärkungselements 5 aus porösem Metallschaum ist es mög- lieh, Filterkerzen mit Längen vorzugsweise zwischen 3 m und 6 m herzustellen, die mechanisch stabil und widerstandsfähig gegen Schub- und Biegespannungen im Kragenbereich 3 sind.

Liste der Bezugszeichen

1 Filterkerzenelement

2 Körper

3 Kragenbereich

4 unterer Bereich

5 Verstärkungselement

5a Außenseite des Verstärkungselements

5b Innenseite des Verstärkungselements

6 äußerer Radius des Körpers

7 innerer Radius des Körpers

8 Länge des Körpers

9a äußerer Radius des T-förmigen Kragenbereichs

9b Höhe des T-förmigen Kragenbereichs

9c Dicke des T-förmigen Kragenbereichs

10 äußerer Radius des Verstärkungselements

1 1 innerer Radius des Verstärkungselements

12 aufgeklappter Kragen des Verstärkungselements

13 äußerer Radius des aufgeklappten Kragens

14 Länge des Verstärkungselements

1 5 Aussparungen

1 6 zusätzliches Verstärkungselement

1 7 Höhe des konischen Kragenbereichs

18 Dicke des konischen Kragenbereichs

19 Dicke des Körpers

20 äußerer Radius des konischen Kragenbereichs

21 stufenförmige Einfräsung

22 komplementäre Einfräsung

23 Verbindungselement

101 erstes Filterkerzenelement

102 zweites Filterkerzenelement

300 poröser Metallschaum

301 Poren des porösen Metallschaums

302 Stege des porösen Metallschaums