ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА Российский патент 1998 года по МПК B03C3/08 B03C3/40 

Изобретение относится к устройствам электростатической газоочистки, отличающихся наличием неподвижных электродов с плоскими поверхностями, расположенными параллельно газовому потоку, и может быть использовано в электростатических фильтрах для очистки воздуха и газа от пыли и грязи как в жилых, так и в производственных помещениях.

Известны фильтровальные ячейки электростатических фильтров для очистки воздуха, содержащие плоские неподвижные осадительные электроды, расположенные параллельно газовому потоку: высокоэффективное электростатическое фильтрующее устройство [1] ; электрофильтр [2]; двухзонный электрофильтр для очистки газов [3].

Все известные устройства имеют зону ионизации - ионизатор, в котором частицы пыли и грязи, содержащиеся в воздухе, заряжаются в электростатическом поле с напряжением до 12000 В, и зону осаждения - осадитель.

Ионизатор представляет собой коронирующий электрод в виде металлических, например, вольфрамовых нитей.

Осадитель выполнен в виде заземленных, на которых осаждается заряженная в ионизаторе пыль и грязь, и заряженных электродов с плоской поверхностью, расположенных параллельно газовому или воздушному потоку. Все известные устройства содержат отдельно конструктивно расположенные ионизатор и осадитель.

Общими недостатками этих устройств являются:
наличие нескольких конструктивных элементов, обеспечивающих равномерность расположения и натяжения тонких металлических нитей коронирующего электрода, что ведет к понижению надежности конструкции;
выполнение в виде отдельных конструктивных элементов ионизатора и осадителя, что ведет к необходимости использовать несколько номиналов питающего напряжения, что усложняет устройство.

Наиболее близкой к предлагаемому результату является фильтровальная ячейка, используемая в двухзональном электрофильтре для очистки воздуха [4]. Известная фильтровальная ячейка выполнена в виде торцовых панелей с отбортовками и имеющими клеммы изоляторами, между которыми на электродержателях расположены осадительные и коронирующие электроды, последние из которых установлены на подвесках, причем вертикальные отбортовки панелей выполнены с прорезями, а клеммы изоляторов выполнены в виде C-образных пружин, смонтированных на электродержателе коронирующих электродов, а концы подвесок имеют шлицы для установки коронирующих электродов.

Недостатками данного устройства являются:
недостаточная надежность конструкции ввиду увеличения конструктивных элементов устройства из-за отдельного крепления коронирующего электрода на подвеске и выполнения коронирующего электрода в виде протяженных металлических нитей;
низкая стабильность работы устройства из-за невозможности обеспечить надежное равномерное натяжение коронирующих электродов;
использование нескольких номиналов питающего напряжения из-за раздельного конструктивного выполнения ионизатора и осадителя;
отсутствие возможности оптимизации режима работы устройства путем подстройки к номиналу рабочего напряжения, например, изменением зазора между осадительными электродами.

Цель изобретения - создание устройства - фильтровальной ячейки для электростатического фильтра, которая оптимально и эффективно работает при разных номиналах ионизирующего напряжения, является надежным и конструктивно простым, энергоэкономичным, технологичным в изготовлении, удобным в эксплуатации, стабильным в условиях работы, а также обеспечивает повышение степени очистки воздуха за счет увеличения активной площади осаждения.

В основу изобретения положена идея создания фильтровальной ячейки для электростатического фильтра, в которой:
функции ионизации частиц воздуха или газа и осаждения совмещены в одном конструктивном элементе, что исключает необходимость создания сложных узлов крепления коронирующего электрода к корпусу фильтра в связи с подачей на него высоковольтного напряжения, тем самым повышается надежность фильтра за счет упрощения его конструкции, а также его технологичность при изготовлении и эксплуатации;
коронирующий электрод совмещен с заряженным электродом осадителя, т.е. коронирующий и заряженный электроды представляют собой единый конструктивный элемент, что позволяет сэкономить потребляемую электроэнергию и повысить стабильность работы фильтра за счет использования только одного номинала питающего напряжения, а также увеличить активную площадь осаждения пыли и грязи, содержащейся в воздухе или газе, без увеличения габаритов фильтровальной ячейки;
величина воздушного зазора между электродами регулируется в зависимости от номинала питающего напряжения, что позволяет оптимизировать и повысить эффективность работы фильтровальной ячейки при изменении номинала питающего напряжения.

Это достигается тем, что фильтровальная ячейка для электростатического фильтра включает две торцовые панели с отбортовками. Между торцовыми панелями перпендикулярно им размещаются электродержатели, которые через отверстия в торцовых панелях жестко прикрепляются к ним. Каждый электродержатель представляет собой шпильку с надетыми на нее несколькими трубчатыми металлическими втулками. Изменяя длину втулок, можно изменить воздушный зазор между электродами фильтровальной ячейки, величина которого определяется номиналом подводимого к электродам высоковольтного напряжения. Все электродержатели выполняют роль несущих конструктивных элементов для электродов фильтровальной ячейки.

Одни электродержатели напрямую прикреплены к торцовым панелям и соединены с заземленными электродами фильтровальной ячейки. Другие электродержатели прикреплены к торцовым панелям через изоляторы и соединены с заряженными электродами фильтровальной ячейки.

Для придания жесткости конструкции фильтровальной ячейки к соответствующим отбортовкам на противоположных торцовых панелях параллельно электродержателям прикреплены четыре уголка.

Все электроды фильтровальной ячейки представляют собой пластины с плоскими поверхностями. Пластины закреплены на электродержателях так, что их плоские поверхности расположены перпендикулярно электродержателям и параллельно направлению движения воздушного потока. Заземленные и заряженные электроды фильтровальной ячейки размещены в чередующемся порядке, причем заряженных электродов на один больше, чем заземленных, поэтому рядом с каждой торцовой панелью размещен заряженный электрод.

Длина заземленных электродов со стороны поступающего воздушного потока превышает длину заряженных электродов.

Заряженный электрод выполнен таким образом, что со стороны поступающего воздушного потока его ребро имеет форму гребенки, зубья которой представляют собой равные равнобедренные треугольники, основание каждого из которых равно длине L горизонтального промежутка между зубьями и лежит с ним на одной прямой и составляет 0,8 его высоты h.

Такое техническое решение позволило совместить в единый конструктивный элемент заряженный и коронирующий - гребенка на ребре заряженного электрода - электроды, что в свою очередь позволяет использовать только один номинал питающего напряжения и увеличить активную площадь осаждения без увеличения габаритов фильтровальной ячейки.

Благодаря тому, что длина заземленного электрода больше длины заряженного электрода, коронирующая оконечность заряженного электрода и заземленный электрод создают зону ионизации частиц воздуха или газа.

На фиг. 1 приводится фильтровальная ячейка электростатического фильтра, общий вид; на фиг. 2 - фильтровальная ячейка электростатического фильтра, вид сбоку; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - фильтровальная ячейка электростатического фильтра, вид сзади; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 5, увеличенный масштаб; на фиг. 7 - заземленный электрод, вид сбоку; на фиг. 8 - заряженный электрод, совмещенный с коронирующим электродом, вид сбоку; на фиг. 9 - коронирующий электрод, увеличенный масштаб.

Фильтровальная ячейка (фиг. 1) электростатического фильтра содержит торцовые панели 1 (фиг. 2 - 5) с отбортовками 2, к которым с помощью винтов 3 (фиг. 6), шайб 4 и гаек 5 прикреплены уголки 6.

Через отверстия 7, имеющие в торцовых панелях 1, вставлены электродержатели 8 - шпильки, которые соединены с заземленными электродами 9 (фиг. 3 и 7) через отверстия 10, имеющиеся в них. На электродержателях 8 размещены трубчатые металлические втулки 11, которые обеспечивают плотный контакт с заземленными электродами 9. Электродержатели 8 с помощью гаек 12 и шайб 13 жестко крепятся к торцовым панелям 1.

Через отверстия 14, имеющиеся в торцовых панелях 1, вставлены электродержатели 15 - шпильки, которые соединены с зараженными электродами 16 через отверстия 17, имеющиеся в них (фиг. 4 и 8). На электродержателях 15 размещены трубчатые металлические втулки 18 и втулки 19. Длина втулок 19 равна половине длине втулок 18, чтобы обеспечить расстояние между торцовой панелью 1 и близлежащим к ней соответствующим заряженным электродом 16 равное расстояние между соседним заряженным электродом 16 и заземленным электродом 9. Втулки 18 и 19 обеспечивают плотный контакт с заряженными электродами 16. Электродержатели 15 с помощью гаек 20 и шайб 21 через изоляторы 22, обеспечивающие отсутствие электрического контакта с торцовыми панелями 1, жестко крепятся к торцовым панелям 1.

Втулки 11 и 18 имеют одинаковые размеры; варьируют их длину и соответственно длину втулок 19; можно изменять зазор между электродами 9 и 16, что позволяет оптимизировать и повысить эффективность работы фильтровальной ячейки при изменении номинала высоковольтного питающего напряжения из расчета ≈1,2 мм/1 кВ.

Для того, чтобы полностью устранить контакт между шпильками 8 и заряженными электродами 16, а также между электродержателями 15 и заземленными электродами 9, в заряженных электродах 16 (фиг. 8) имеются отверстия 23 и торцовые выемки 24, а в заземленных электродах 9 (фиг. 7) - отверстия 25, диаметры которых достаточно превышают диаметр втулок 11 и 18.

Заземленные электроды 9 и заряженные электроды 16 представляют собой пластины толщиной ≈0,5 мм с плоскими поверхностями. Пластины крепятся на электродержателях параллельно друг другу, на одинаковом друг от друга расстоянии в чередующемся порядке - через одну.

Коронирующий электрод 26 (фиг. 8) образован размещенной на торце заряженного электрода 17 гребенкой, представляющей собой последовательность зубьев 27 (фиг. 9) в виде равных равнобедренных треугольников, лежащих в плоскости заряженного электрода 16 и равноотстоящих друг от друга, основание каждого из них равно интервалу L между их основаниями, а высота h = 1,25 L.

Фильтровальная ячейка электростатического фильтра работает следующим образом.

Очищаемый воздух или газ под действием принудительной вентиляции (не показана) поступает в зону 28 ионизации фильтровальной ячейки. Зона 28 ионизации образована заземленными электродами 9 и коронирующими электродами 26, к которым от внешнего высоковольтного источника электропитания (не показано) подается напряжение ≈6 кВ. Между зубьями 27 коронирующего электрода 26 и удлиненными концами заземленных электродов 9 образуется неоднородное электростатическое поле, под действием которого на острие зубьев 17 возникает коронный газовый разряд. Частицы, содержащиеся в очищаемом воздухе, проходя зону коронного разряда - зону 28 ионизации, приобретают положительный электрический потенциал.

Далее заряженные частицы с потоком воздуха поступают в осадительную зону 29, которая образована заземленными электродами 9 и заряженными электродами 16.

Заряженные частицы под действием электрического поля, действующего в осадительной зоне 29, притягиваются и осаждаются на заземленных электродах 9.

Предлагаемое изобретение может быть легко изготовлено на базе существующих технологий с использованием современных материалов и найти широкое применение в электростатических фильтрах для очистки воздуха или газа от пыли и грязи, как в жилых, так и производственных помещениях.

Изобретение может быть использовано для очистки воздуха и газа от пыли и грязи в жилых и производственных помещениях. Фильтровальная ячейка содержит коронирующие электроды и торцовые панели с отбортовками. Между торцовыми панелями на электрододержателях размещены в чередующемся порядке неподвижные в виде плоских пластин заряженные и заземленные электроды осадителя. Каждый коронирующий электрод размещен на одной пластине с заряженным электродом и выполнен на ее торце в виде последовательности равноотстоящих друг от друга зубьев, лежащих в плоскости заряженного электрода. Изобретение позволяет обеспечить работу при разных номиналах ионизирующего напряжения и повышения степени очистки воздуха за счет увеличения активной площади осаждения. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Фильтровальная ячейка для электростатического фильтра, включающая коронирующие электроды, торцевые с отбортовками панели, между которыми на электродержателях, соединенных с источником питания, размещены в чередующемся порядке неподвижные заземленные и заряженные электроды осадителя в виде плоских пластин, расположенных перпендикулярно к осям электродержателей, отличающаяся тем, что каждый коронирующий электрод размещен на одной плоской пластине с одним заряженным электродом. 2. Ячейка по п.1, отличающаяся тем, что на электродержателях между соседними заряженными электродами, между соседними заземленными электродами и между торцовыми панелями и близлежащими заземленными электродами размещены втулки равной длины, а между торцовыми панелями и близлежащими заряженными электродами размещены втулки, длина которых равна половине длины втулок, размещенных между соседними заряженными электродами. 3. Ячейка по п.2, отличающаяся тем, что втулки установлены с возможностью регулирования расстояния между соседними электродами осадителя и между торцовыми панелями и близлежащими электродами осадителя. 4. Ячейка по п.1, отличающаяся тем, что соответствующие отбортовки противоположно размещенных торцовых панелей соединены уголками. 5. Ячейка по п.1, отличающаяся тем, что заземленные электроды имеют отверстия, исключающие контакт с изолированными от торцевых панелей электродержателями, на которых размещены заряженные электроды, а заряженные электроды имеют отверстия и торцевые выемки, исключающие контакт с электродержателями, на которых размещены заземленные электроды. 6. Ячейка по п.1, отличающаяся тем, что заземленные электроды удлинены по отношению к коронирующим электродам. 7. Ячейка по п.1, отличающаяся тем, что каждый коронирующий электрод размещен на торце заряженного электрода в виде последовательности зубьев. 8. Ячейка по п.7, отличающаяся тем, что зубья коронирующего электрода выполнены в виде равных равнобедренных треугольников, лежащих в плоскости заряженного электрода и равноотстоящих друг от друга, причем высота зуба h = 1,25L, где L - интервал между основаниями соседних зубьев, равный длине основания зуба.