ФИЛЬТРУЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2004 года по МПК B01D46/00 

Настоящее изобретение касается фильтрующей установки для устройств обработки воздуха, тип которой описан в преамбуле п.1 формулы изобретения.

Воздушные фильтры с очень высоким процентным разделением (НЕРА, ULPA) нуждаются в том, чтобы их компоновка в указанные устройства обработки воздуха или в систему трубопроводов была очень высокого качества. Нежелательные воздушные потоки, так называемые байпасные (обходные) потоки, которые могут пройти через фильтрующую установку, не подвергаясь очистке, должны быть уменьшены, насколько это возможно. В противном случае, несмотря на очень высокое качество используемых фильтрующих матриц, фильтрующая способность будет снижена.

Обычно такие байпасные потоки возникают между несколькими фильтрующими элементами, размещенными в направлении, поперечном по отношению к подвергаемому очистке воздушному потоку, и/или между этими фильтрующими элементами и окружающими их стенками трубопровода, и/или в самом корпусе, который часто, как, например, в устройствах обработки воздуха, представляет собой конструкцию с двумя стенками.

Основная причина этой нежелательной байпасной утечки воздуха заключается в сравнительно большом снижении давления, вызванном прохождением воздуха через указанные фильтрующие элементы.

Обычно фильтрующие элементы содержат складчатую фильтровальную бумагу с разделителями, заключенными в корпус из листовой стали или дерева. Обычные размеры такие же, как у модуля в целом (приблизительно 0,6×0,6 м) или у половины модуля. Уплотнение размещено по периферии корпуса вниз по току воздуха с той стороны, которая подвергается очистке. Герметичность достигается тем, что уплотнение этого модуля фильтра в виде фланцевой конструкции запрессовано в плоскую поверхность указанного трубопровода или в окружающую коробку фильтра. Это показано на фиг. 1; на нем также изображено, что, несмотря на достаточную герметизацию в пределах зоны указанного уплотнения, отмеченные выше байпасные траектории сохраняются.

Обычно применяются кожухи фильтра сравнительно небольшого размера, они присоединены к воздуховоду, и в них размещен один или два фильтрующих элемента. В случае когда используют только один фильтрующий элемент, проблему герметичности можно решить путем приварки ложного фланца к внутренней стороне указанного кожуха. Однако если применяют несколько фильтрующих элементов, то эти элементы и содержащие их кассеты должны быть герметизированы относительно друг друга и/или относительно стенки указанного кожуха соответственно. Такие решения однако требуют значительного времени и часто дорогостоящи, а также они не всегда позволяют достичь требуемой гибкости при проведении замен фильтрующих элементов.

Если фильтрующие элементы включены в устройства обработки воздуха, то при этом исключается применение сложной и дорогостоящей системы трубопроводов, хотя, с другой стороны, в многочисленных участках возникают отмеченные выше проблемы, связанные с герметичностью.

Общепринятый способ заключения в кожух модулей фильтра в устройствах обработки воздуха включает стадию объединения в сплошной блок размещенных в своих пластинчатых кассетах модулей. Для выполнения требований по герметичности каждая пластинчатая кассета должна быть уплотнена герметиком как вокруг указанного устройства, так и относительно его внутренних сторон. Создание такой герметизации представляет собой очень деликатный и занимающий большое время процесс, который означает, что при запуске аппарата всегда рекомендуется вторичная герметизация в том месте, где проводится монтаж установки. Перемещения самого корпуса, например из-за разности давлений в установке, означают, что применяемый герметик должен обладать такими свойствами и быть нанесен таким образом, чтобы он без потери своих герметизирующих свойств был способен амортизировать эти перемещения.

Предметом настоящего изобретения является обеспечение новой фильтрующей установки, которая свободна от приведенных выше недостатков и которая также и по другим аспектам развивает современное состояние технологии в данной области.

Это достигается в соответствии с настоящим изобретением при использовании фильтрующей установки, тип которой описан во введении и которая в основном имеет характеристики, описанные далее в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения приведены ниже в описании; причем сделанная ссылка на включенные здесь чертежи представляет собой лишь некоторые предпочтительные, но не ограничительные воплощения.

На этих чертежах изображено:

Фиг.1 представляет собой вертикальный или горизонтальный разрез участка устройства обработки воздуха с фильтрующими элементами, компоновка которых осуществлена обычным способом.

Фиг.2 представляет собой соответствующий разрез устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 и 4 представляют собой соответственно изометрические проекции передней и задней частей при обычной компоновке фильтрующих элементов в устройстве по настоящему изобретению;

Фиг.5 и 6 представляют собой проекции, соответствующие фиг.3 и 4 для модифицированного в соответствии с настоящим изобретением варианта конструкции.

На фиг. 1 изображено обычное устройство, включающее фильтры 2 в фильтрующих элементах 3, которые, в свою очередь, помещены в кассеты 4, а последние вставлены, в свою очередь, в установку обработки воздуха 5. Фильтрующие элементы 3 с фильтром 2 представляют собой стандартные компоненты и они имеют: одну сторону, а именно сторону, расположенную вниз по току воздуха; расположенный по оси вдоль периферии герметик 6, примыкающий по своему осевому направлению к внутреннему фланцу 7 вокруг кассеты, с внутренним торцом которой по всему осевому направлению соединен фланец 8, окружающий выходное отверстие 9.

Установка обработки воздуха 5 имеет внешние стенки 10, которые, например, содержат внутренние пластины 11 и внешние пластины 12, между которыми находится внутренняя часть 13, которая представляет собой полость или она заполнена уплотнителем. Заполняющие профили 14, которые в поперечном сечении выглядят, как рукоятки, выступают в направлении смежных стенок кассеты и прикреплены к внутренней пластине 11, в осевом направлении они имеют ту же длину, что и указанные кассеты, и разработаны для заполнения поперечного сечения воздуховода.

На фиг. 1 показано, что еще неочищенный и поступающий в указанную установку воздух 15 может проходить через фильтр 2 и по направлению к стороне 20 в виде протекающих между смежными кассетами потоков 16, в виде протекающих между кассетами и заполняющими профилями 14 потоков 17, в виде протекающих между указанными заполняющими профилями и внутренней пластиной 11 потоков 18, а также в виде потоков 19, протекающих через внутреннюю часть 13 между стенками указанной установки.

Каждый из этих вероятных протекающих потоков нежелателен и вреден с точки зрения безопасности, например, в операционных, больницах, лабораториях, научных институтах.

Для решения этих проблем настоящее изобретение обеспечивает устройство 21, которое полностью снижает риск утечки воздуха, протекающего через корпус установки или через сконструированный иным способом воздухопровод. Такое устройство включает плоскую уплотняющую пластину, которая благодаря подбору соответствующего материала и/или толщины указанной пластины предпочтительно представляет собой жесткую форму; к этой пластине предпочтительно (но не обязательно) прикреплена сторона или стороны смежной кассеты, например, путем приварки за основную (основные) поверхность подающей воздух стороны. У последней для этих целей могут иметься по крайней мере фланцы 22, изогнутые наружу от указанной кассеты под углом в 90°. Однако присутствие указанных фланцев не является существенным и, как показано на фиг. 2, они могут вообще отсутствовать в случае, если две кассеты соединены впритык друг к другу. В таком случае могут быть максимально использованы доступные поверхности, можно также сэкономить средства, снизить издержки и сохранить их на этом низком уровне. Таким образом, уплотнение в пределах этих зон будут осуществлять только герметики 6 и это возможно, поскольку по осевому направлению они присоединены впритык к уплотняющей пластине 21, которая, в свою очередь, сконструирована в целях полной изоляции от стороны, имеющей ограждение, потому что указанная уплотняющая пластина должна в соответствии с дополнительной и очень важной чертой настоящего изобретения проходить по крайней мере через участок стенки устройства очистки воздуха и предпочтительно выходить в атмосферу за пределами указанного устройства. Это предпочтительно происходит в пределах зоны соединения 23 между смежными панелями 10 устройства, причем это соединение герметизируют с помощью уплотнителей 24 и 25, расположенных между указанной пластиной с одной стороны, и сторонами 26 и 27, подвергаемыми воздействию указанной уплотняющей пластины, с другой стороны.

Поскольку герметики 6 функционируют и их действие происходит в осевом направлении, то за счет позитивного воздействия поступающего воздуха на эти герметики усилие должно скорее иметь более сильный герметизирующий эффект, т.к. разница в давлении воздуха должна увеличиться, а поступающий воздух не улучшает (вне зависимости от разницы в давлении воздуха) герметизацию уплотнения 24 со стороны поступающего воздуха, и поэтому в этой зоне может возникнуть просачивающийся поток 28. Последний благодаря устройству 21 попадает в атмосферу за пределами указанного устройства, и он не способен загрязнить воздух со стороны, имеющей ограждение. Снижение эффективности указанного устройства или воздуховода, вызванное просачивающимся потоком 28, обычно не принимают в расчет. Именно потому, что просачивающийся поток 28 не существенен для тех функций, для которых предназначено указанное устройство, допустимо, чтобы уплотняющая пластина 21 не проходила полностью по всей наружной стенке 10, а была бы прикреплена к ней где-нибудь внутри этой наружной стенки при условии что вероятный просачивающийся поток 28 не проникает в сторону, имеющую ограждение, и не смешивается с отфильтрованным воздухом. Конечно, самым простым, лучшим и самым безопасным вариантом было бы сделать так, чтобы указанная уплотняющая пластина в любом случае проходила через наружную стенку 10 и место соединения частей смежной наружной стенки соответственно, при этом гарантировалось бы, что ни один из просачивающихся потоков любого типа не способен достичь отфильтрованного и очищенного воздуха.

Свободные торцы 29 (например, нижних сторон кассеты) могут быть изогнуты наружу для того, чтобы облегчить прикрепление фильтрующих элементов. Помимо этого в пределах, например, свободных торцов верхних и нижних сторон указанных кассет в устройствах (не показаны) для прикрепления фильтрующих элементов могут находиться отверстия 30 или их подобия.

Устройство 21 согласно настоящему изобретению обычно очень простое, но оно настолько оригинальное, что вполне возможно применение уплотняющей пластины, не обладающей очень устойчивой формой, т.к. ударная вязкость герметика 6 и постоянное воздействие на него перепада давлений означает, что любые мельчайшие несплошности поверхности могут быть заполнены или соединены перемычкой и при этом не возникнет никаких просачивающихся потоков. Справедливо также утверждение, что уплотняющей пластине 21 придана еще большая устойчивость формы за счет того, что торцы в устройстве или в месте соединения воздуховода закреплены по всем сторонам. Если это требуется, то, конечно, возможно оснастить указанные зоны торца средствами прикрепления, например специальным профилированием, которое будет противодействовать изгибу пластины или любой тенденции втянуть ее внутрь указанного устройства или воздуховода. Можно также осуществить комбинацию этих средств прикрепления и внешних средств уплотнения для реализации совместного сжатия двух смежных панелей 10 внутри каждой зоны соединения.

Существенным преимуществом является то, что плоские пластины, предназначенные для использования в качестве заготовок для уплотняющих пластин, доступны повсеместно и их легко можно оснастить, например, перфорированными отверстиями 9, имеющими необходимый размер и расположение. Следовательно, фильтрующие элементы и, возможно, кассеты можно приобрести у обычного поставщика, хотя уплотняющие пластины могут быть поставлены другим поставщиком или их можно сделать непосредственно на самом устройстве обработки воздуха. Благодаря настоящему изобретению указанные кассеты в меньшей степени нуждаются в герметизирующих деталях и их точности, а следовательно, эти кассеты могут быть получены от совершенно различных поставщиков и/или их можно изготовить из материалов меньшей толщины и/или менее дорогих материалов.

Преимуществом является изготовление указанных кассет, например, с единой вертикальной стенкой для всех этих кассет, установленных вертикально, и с едиными горизонтальными внешними стенками, что показано на чертежах. Этот вариант может обеспечить дополнительные преимущества, касающиеся изготовления кассет и связанных с этим издержек.

Настоящее изобретение не ограничено вариантами конструкции, описанными выше и/или показанными на четежах, но его можно дополнить и изменить любым произвольным способом в границах изобретательской мысли и раскрытых пунктов формулы изобретения соответственно. Таким образом, не является обязательным использование кассет, например, если применяется только один фильтр или одна фильтрующая кассета. Кассеты в основном не вносят вклад в герметизирующую эффективность самого устройства и поэтому могут быть размещены различными способами. Но указанные кассеты, безусловно, практичны в применении, а также они формируют дополнительную блокировку и устройства 30, работающие под давлением, и делают более жесткой герметизирующую пластину.

Одно конструктивное оформление настоящего изобретения, в котором кассеты 4 преобразованы в держатели 4', изображено на фиг. 5 и 6. Эти держатели содержат только хвостовую часть кассет, которые в пределах угловых зон замкнуты по окружности иным способом; и в этих зонах можно также осуществить дополнительную экономию материалов, например, с помощью треугольных или трапециидальных пазов 31, в которых сформирована основа уплотняющей пластиной 21' или перекрывает ее. Участки держателя, расположенные в пределах вертикальных плоскостей на чертежах, могут иметь соответственно трапецеидальное и полутрапецеидальное основание, в то время как участки держателя, расположенные в пределах вертикальных пластин, на своих свободных торцах могут в целях уплотнения иметь отверстия 30' (или их подобия), которые представляют собой эксцентриковые элементы, расположенные на торцах уплотняющего стержня (не показан), размещенного поперек ширины указанных фильтрующих элементов.

Увеличенная жесткость этого устройства, несмотря на уменьшенные размеры кассеты и/или меньшую толщину уплотняющей пластины, может быть получена, если обеспечить это устройство на его стороне вниз по току воздуха расположенной по окружности кромкой 32, причем ширина этой кромки составляет один или несколько сантиметров. Указанную кромку можно получить загибанием пластины уплотняющего материала или путем ее приварки или припайки. Кромка проходит в долевом направлении без разрывов и образует внешние стороны отверстий 9' и содержит балки 33, предпочтительно имеющие одну и ту же толщину, она образует и определяет другие открытые стороны, приваренные к внутренней стороне указанной кромки и к друг другу в пределах существующих точек пересечения соответственно. Указанные кассеты и держатели приварены к этим балкам до необходимой степени.

Изобретение предназначено для обработки воздуха, при этом необходимо, чтобы профильтрованный воздух был самой высокой степени чистоты. Установка содержит множество фильтрующих элементов, снабженных фильтрами, каждый из которых вставлен в одну кассету. Эти кассеты закреплены в указанном устройстве обработки воздуха, а фильтрующие элементы снабжены находящимся на той стороне элементов, которая ориентирована в направлении к потоку поступающего воздуха, герметиком, расположенным в осевом направлении и по периферии и соосно примыкающим к поверхности, которая ориентирована радиально по отношению к указанному потоку воздуха и указанному устройству соответственно и окружает выходное отверстие каждого фильтрующего элемента. Согласно настоящему изобретению указанная поверхность содержит уплотняющую пластину, которая за исключением указанных отверстий соответственно имеет сплошное в радиальном направлении поперечное сечение, перекрывающее устройство обработки воздуха и проходит насквозь в радиальном направлении через внешние стенки указанного устройства у места соединения. Технический результат: высокая степень очистки воздуха. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фильтрующая установка для воздуховодов или устройств обработки воздуха (5), для которых особенно важно, чтобы чистота фильтруемого воздуха отвечала самым высоким требованием, содержащая один или несколько фильтрующих элементов (3), снабженных фильтрами (2), элементы которых прикреплены к указанному устройству (5) или подобному ему и снабжены герметиком (6), расположенным по периферии и со своей стороны, обращенной к потоку поступающего воздуха, вдоль оси потока так, что герметик в осевом направлении примыкает к поверхности, которая ориентирована радиально по отношению к указанному потоку воздуха и указанному устройству (5) или подобному ему и окружает выходные отверстия (9; 9'), соответствующие каждое своему фильтрующему элементу, отличающаяся тем, что указанная поверхность содержит уплотняющую пластину (21, 21'), которая, за исключением указанных отверстий (9, 9'), имеет сплошное в указанном радиальном направлении поперечное сечение, перекрывающее все указанное устройство обработки воздуха (5) или подобное ему и проходит насквозь в указанном радиальном направлении по крайней мере через часть внешней стенки (10) указанного устройства или подобного ему.2. Фильтрующая установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый фильтрующий элемент (3) известным способом внедрен внутрь кассеты (4, 4') и тем, что при использовании нескольких кассет они объединены в узел или соответственно в частичный узел, предпочтительно имеющий соответственно частично сквозные и общие стенки, в частности имеющий внешние стенки, являющиеся сквозными для всех кассет в горизонтальном и вертикальном направлениях соответственно.3. Фильтрующая установка по п.1, отличающаяся тем, что указанная уплотняющая пластина (21, 21') имеет форму в высокой степени устойчивую, т.е. изготовлена из сравнительно жесткого материала и/или материала, имеющего относительно большую толщину.4. Фильтрующая установка по пп.1-3, отличающаяся тем, что смежная сторона кассеты и (смежные стороны кассет) соответственно прикреплена (прикреплены), например приварены, к уплотняющей пластине (21, 21'), причем ее основная поверхность находится со стороны поступающего воздуха, а смежная сторона или стороны кассеты для этих целей снабжена (снабжены) по крайней мере фланцами (22), изогнутыми под углом в 90°.5. Фильтрующая установка по п.1, отличающаяся тем, что уплотняющая пластина (21, 21') выходит в атмосферу за пределы указанной установки через соединение (23) между участками смежной внешней стенки (10), причем это соединение герметизировано уплотнителями (24 и 25), расположенными между указанной уплотняющей пластиной с одной стороны и участком сторон соединения (26 и 27) внешней стенки, открытых по отношению к этой уплотняющей пластине, с другой стороны.6. Фильтрующая установка по п.5, отличающаяся тем, что уплотняющая пластина (21, 21') изготовлена еще более устойчивой формы за счет прикрепления торца вокруг узла соединения или узла трубопровода (23) и/или тем, что зона прикрепления торца снабжена специальными поддерживающими средствами, например определенным профилированием, которое противодействует сгибанию указанной пластины или любой тенденции втягивания ее внутрь устройства или его подобия (5).7. Фильтрующая установка по пп.1-6, отличающаяся тем, что уплотняющая пластина (21, 21') изготовлена из отдельного плоского листа в виде заготовки, снабженной, например, перфорированными отверстиями (9), имеющими требуемые размеры и расположение.8. Фильтрующая установка по пп.2-7, отличающаяся тем, что кассеты изготовлены, например, со сквозными вертикальными стенками для всех кассет, установленных в вертикальном направлении, и со сквозными горизонтальными внешними стенками.9. Фильтрующая установка по пп.1-8, отличающаяся тем, что указанные кассеты представляют собой держатели (4') и содержат только оставшуюся часть кассет, иным способом закрытую со всех сторон в пределах краевой зоны, в которой в целях дополнительной экономии материала в держателях предпочтительно сделаны, например, треугольные или трапецеидальные пазы (31), а основание сделано из указанной уплотняющей пластины (21) или перекрывает ее, и в которых, например, части держателей, расположенные в вертикальных плоскостях, предпочтительно имеют основание прямоугольной формы, в то время как смежные части, расположенные в горизонтальных плоскостях, предпочтительно имеют основание трапецеидальной и полутрапецеидальной формы; а также тем, что указанные части держателя, расположенные в вертикальных плоскостях, у своих свободных торцов в качестве средств прикрепления имеют отверстия или их подобия (30'), в качестве которых подходят эксцентриковые элементы, размещенные у торца в виде затягивающего стержня, вытянутого поперек ширины указанных фильтрующих элементов.10. Фильтрующая установка по пп.1-9, отличающаяся тем, что увеличение жесткости указанного устройства, несмотря на уменьшенный размер кассеты и/или более тонкую уплотняющую пластину, достигают за счет снабжения указанной уплотняющей пластины со стороны вниз по току поступающего воздуха кромкой (32), ширина которой со всех сторон составляет один или несколько сантиметров; и тем, что указанная кромка изготовлена путем сгиба указанного уплотняющего листового материала или путем приварки или припайки; и тем, что она проходит насквозь и вдоль и формирует внешние стороны указанных отверстий (9') и содержит балки 33, которые предпочтительно имеют ту же толщину и образуют и определяют другие открытые стороны, и которые приварены к внутренней стороне указанной кромки и друг к другу соответственно внутри существующих точек пересечения, и тем, что указанные кассеты и указанные держатели до необходимой степени приварены к этим балкам.