Блок фильтрации и элемент фильтрации, входящий в его состав Российский патент 2020 года по МПК B01D29/11 B01D35/01 B01D35/06 

Область применения

Изобретение относится к области вентиляции, преимущественно к конструктивным элементам систем фильтрации воздуха, а именно к фильтрам осадителям электростатических установок для очищения воздуха.

Уровень техники

Известен «Электростатический фильтр с увеличенной площадью осаждения» (RU 2174873). Данный фильтр содержит систему питания, систему контактов, чередующиеся между собой потенциальные и заземленные пластинчатые электроды, установленные на расстоянии не менее 5 мм друг от друга в коробчатом корпусе, вертикально относительно него и параллельно воздушному потоку и механически закрепленные в нем. Электроды выполнены из диэлектрического материала толщиной не менее 0,5 мм и между ними установлены нейтральные электроды, которые параллельны пластинчатым электродам, равны им и установлены на одинаковом расстоянии от двух соседних. Электроды могут также быть выполнены в виде горизонтальных пластинчатых вставок, длина которых не более чем расстояние между электродами, имеющих форму прямоугольника со скругленными углами и установленных симметрично относительно пластины в прорези, которые выполнены рядно как по вертикали, так и по горизонтали в пластинчатых электродах, при этом вставки соседних пластин расположены в шахматном порядке друг относительно друга.

Недостатком электростатического фильтра с увеличенной площадью осаждения является низкая емкость и связанная с этим и, следовательно, быстрое снижение эффективности фильтрации и необходимость частой чистки электродов от осажденных на них частиц.

Известен электростатический фильтр для очистки воздуха (RU 125894), состоящий из блока электростатической зарядки с коронирующими и установленными параллельно воздушному потоку пластинчатыми заземленными электродами, и блока осаждения заряженных частиц. При этом последний представляет собой корпус, в полости которого установлен, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, выполненный из пористого нетканого материала, состоящего из микронных и субмикронных синтетических волокон, обладающих дипольным моментом.

Недостаток данного фильтра заключается в том, что при расположении двух и более фильтрующих элементов в блоке осаждения заряженных частиц происходит влияние электромагнитных полей друг на друга вследствие чего снижается эффективность фильтрации, при этом, если располагать фильтрующие элементы на таком расстоянии, на котором электромагнитные поля соседних фильтрующих элементов не будут оказывать влияние друг на друга, то это значительно увеличит размеры блока осаждения заряженных частиц и фильтра в целом.

Известно устройство очистки воздуха (RU 2480244), включающее механический фильтр, источник УФ-облучения, металлические электростатический и фотокаталитический фильтры, осадитель электростатического фильтра из диэлектрического материала, адсорбционно-каталитический фильтр, дополнительно содержит сорбционный фильтр, осадитель электростатического фильтра, электростатический и фотокаталитический фильтры собраны между собой в единый комбинированный многослойный элемент, каждый слой которого изготовлен из высокопористого материала с нанесенным на его поверхность фотокаталитическим наноструктурированным покрытием, при этом электростатический и фотокаталитический фильтры, между которыми размещен осадитель, выполнены из пенометалла, а источник УФ-облучения расположен непосредственно вблизи электростатического фильтра.

Недостатком данного технического решения является необходимость значительного увеличения напряжения на электродах. Известно, что для эффективной зарядки частиц необходимо обеспечить достаточно длительное нахождение частиц аэрозолей в области где происходит зарядка при высоких значениях напряженности электрического поля (на аналогичных приборах длинна участка зарядки составляет от 30 до 100 мм при скорости потока не более 4-6 м/с). В представленной конструкции для достижения необходимых зарядов аэрозольных частиц необходимо увеличивать расстояние между электродами и как следствие увеличивать напряжение, приложенное к электродам. Это приводит к удорожанию системы, росту перепада давления и снижению надежности.

Краткое описание изобретения

Задачей данного изобретения является создание устройства, обеспечивающего осаждение мелких частиц пыли и различных других составляющих загрязняющих воздух.

Технический результат заключается в повышении эффективности фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха, получение оптимальной конструкции по соотношению параметров: эффективность фильтрации, габариты и энергоэффективность.

Технический результат достигается в изобретении по пункту 1 формулы за счет блока фильтрации, включающий корпус и по крайней мере два элемента фильтрации, при этом элемент фильтрации состоит, по крайней мере, из фильтрующего материала и экрана электромагнитного поля, при этом фильтрующий материал выполнен из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон, при этом экран электромагнитного поля из металлической проволоки размещен вокруг поверхности фильтрующего материала, при этом расстояние между ближайшими рядами металлической проволоки меньше расстояния между элементами фильтрации расположенными в корпусе.

Возможно, выполнение блока фильтрации с расстоянием между ближайшими рядами металлической проволоки элемента фильтрации 3-8 мм.

Кроме того, возможно выполнение блока фильтрации с расстоянием между элементами фильтрации 5-10 мм.

Так же, возможно выполнение блока фильтрации, в котором стенки корпуса в местах примыкания элементов фильтрации выполнены с ложементами по форме элементов фильтрации.

Технический результат достигается в изобретении в части элемента фильтрации определенной конструкцией элемента фильтрации, включающего фильтрующий материал и экран электромагнитного поля, при этом фильтрующий материал выполнен из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон, при этом экран электромагнитного поля в виде металлической проволоки размещен вокруг поверхности фильтрующего материала.

При этом, возможно выполнение элемента фильтрации, в котором экран электромагнитного поля из металлической проволоки размещен по спирали вокруг поверхности фильтрующего материала.

Так же, возможно выполнение элемента фильтрации, в котором экран электромагнитного поля из металлической проволоки размещен вокруг поверхности фильтрующего материала образуя сетку.

Возможно выполнение элемента фильтрации, в котором фильтрующий материал имеет форму цилиндра.

Так же, возможно выполнение элемента фильтрации, в котором фильтрующий материал имеет форму усеченного конуса.

Возможно выполнение элемента фильтрации, в котором фильтрующий материал содержит волокна микронных и субмикронных размеров.

Возможно выполнение элемента фильтрации, в котором толщина стенок фильтрующего материала составляет 45-55 миллиметров.

Описание рисунков

Заявленное изобретение пояснено следующими фигурами.

На фигуре 1 изображен общий вид блока фильтрации, включающий элементы фильтрации.

На фигуре 2 изображен общий вид блока фильтрации, включающий элементы фильтрации (вид сверху).

На фигуре 3 изображен вариант исполнения элемента фильтрации с экраном электромагнитного поля, размещенного в виде сетки.

На фигуре 4 изображен вариант исполнения элемента фильтрации с экраном электромагнитного поля, размещенного по спирали.

На фигуре 5 изображена установка для очищения воздуха.

На фигуре 6 изображена блок-схема установки для очищения воздуха.

Позиция 1 - элемент фильтрации.

Позиция 2 - корпус.

Позиция 3 - ложементы по форме элемента фильтрации.

Позиция 4 - фильтрующий материал. Позиция 5 - экран электромагнитного поля.

Позиция 6 - расстояние между ближайшими рядами металлической проволоки.

Позиция 7 - блок фильтрации.

Позиция 8 - префильтр.

Позиция 9 - электростатический блок.

Позиция 10 - адсорбционно-каталитический фильтр

Позиция 11 - воздухораспределительная панель.

Позиция 12 - расстояние между элементами фильтрации, расположенных в корпусе.

Подробное описание изобретения

Элемент фильтрации 1, состоит из фильтрующего материала 4, обеспечивающего фильтрацию поступающего потока воздуха от загрязнений в том числе мелких частиц пыли и аэрозолей, и экрана электромагнитного поля 5. Фильтрующий материал 4 выполнен волокнистым из полимерного материала с хаотичным расположением волокон микронных и субмикронных размеров, в качестве полимерного материала может выступать полипропилен, полиэтилен, а так же полиуретан. При этом, фильтрующий материал 4 может быть свернут в виде цилиндра, внешний диаметр, которого составляет 85-100 миллиметров, а внутренний 35-45 миллиметров, таким образом толщина стенок фильтрующего материала 4 в свернутом виде может составлять 45-55 миллиметров. Так же фильтрующий материал 4 может быть свернут в виде усеченного полого конуса с толщиной стенок 45-55 миллиметров. Экран электромагнитного поля 5 выполнен в виде металлической проволоки размещенной вокруг поверхности фильтрующего материала, проволока может быть выполнена из нержавеющей стали, а так же любого другого металла, например, алюминия, меди, и т.п. При этом, экран электромагнитного поля 5 выполнен в виде металлической проволоки размещенной по спирали вокруг поверхности фильтрующего материала, так же, возможен вариант размещения экран электромагнитного поля 5 из металлической проволоки размещенной вокруг поверхности фильтрующего материала образуя сетку.

Выполнение фильтрующего материала 4 из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон обеспечивает надежную фильтрацию поступающего потока от различного рода загрязнений в том числе мелких частиц пыли и различных аэрозолей, в том числе дыма, а наличие в фильтрующем материале 4 волокон микронных и субмикронных размеров обеспечивает осаждение мельчайших твердых частиц пыли и мельчайших жидких частиц дисперсной фазы, таки образом повышая эффективность фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха, кроме того, выполнение фильтрующего материала 4 из полимерного волокнистого материала, например из полипропилена, полиэтилена или полиуретана обеспечивает высокую устойчивость по отношению к внешним агрессивным факторам, к биологическому воздействию (плесень, грибок и пр.), так же, такой материал токсически безопасный - не выделяет вредных веществ, кроме того, такой материал обладает низкой гидроскопичностью (поглощает мало влаги), что так же способствует повышению эффективности фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха. Выполнение фильтрующего материала 4 в виде полого цилиндра, что является наиболее предпочтительным вариантом исполнения, обеспечивает возможность оптимального размещения элемента фильтрации 1 в корпусе 2 блока фильтрации 7 при одновременном обеспечении оптимальных показателей таких параметров как: пылеемкость, перепад давления и следовательно эффективность фильтрации, то есть обеспечивается максимально возможная пылеемкость при минимальном перепаде давления и следовательно увеличивается эффективность фильтрации, кроме того, увеличивается энергоэффективность и компактность оборудования. При этом, возможно выполнение фильтрующего материала 4 свернутого в виде полого усеченного конуса, такой вариант исполнения используется в случаях, когда необходимо уменьшить перепад давления в элементе фильтрации 1, то есть в случаях когда для повышения эффективности фильтрации важным фактором является аэродинамический фактор, а именно минимальный перепад давления в элементе фильтрации 1 и в целом в блоке фильтрации 7. Выполнение фильтрующего материала 4 в свернутом виде с толщиной стенок 45-55 миллиметров обеспечивает размеры внутреннего диаметра 35-45 миллиметров и внешнего - 85-100 миллиметров, что обеспечивает возможность оптимального размещения элемента фильтрации 1 в корпусе 2 блока фильтрации 7 при одновременном обеспечении оптимальной пылеемкости при минимизации перепада давления и следовательно повышения эффективности фильтрации.

Выполнение экрана электромагнитного поля 5 из металлической проволоки размещенной вокруг поверхности фильтрующего материала 4 обеспечивает равномерное экранирование электромагнитного поля при сохранении минимального перепада давления в элементе фильтрации 1 и его способности пропускать воздушный поток, обеспечивая при этом возможность размещения нескольких, по крайней мере двух, элементов фильтрации 1 в корпусе 2 блока фильтрации 7 в непосредственной близости друг к другу, исключая возможность воздействия электромагнитных полей, образующихся в элементах фильтрации 1 друг на друга.

Выполнение экрана электромагнитного поля 5 в виде металлической проволоки размещенной по спирали вокруг поверхности фильтрующего материала обеспечивает оптимальное распределение экрана электромагнитного поля 5 вокруг поверхности фильтрующего материала, обеспечивая при этом равномерное экранирование электромагнитного поля при сохранении минимального перепада давления в элементе фильтрации 1 и его способности пропускать воздушный поток

Выполнение экрана электромагнитного поля 5 в виде металлической проволоки размещенной вокруг поверхности фильтрующего материала образуя сетку, обеспечивает более надежное крепление экрана электромагнитного поля 5, а так же способствует более равномерному экранированию электромагнитного поля при сохранении минимального перепада давления в элементе фильтрации 1 и его способности пропускать воздушный поток.

Таким образом конструкция элемента фильтрации 1 позволяет повысить эффективность фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха и способствует получению оптимального соотношения: эффективность фильтрации, габариты и энергоэффективность конструкции.

Блок фильтрации состоит, по крайней мере, из корпуса 2 и двух элементов фильтрации 1, при этом, элемент фильтрации 1 состоит, по крайней мере, из фильтрующего материала 4 и экрана электромагнитного поля 5, при этом экран электромагнитного поля из металлической проволоки размещен вокруг поверхности фильтрующего материала, при этом расстояние 6 между ближайшими рядами металлической проволоки меньше расстояния 12 между элементами фильтрации 1 расположенных в корпусе 2, при этом, расстояние 6 между ближайшими рядами металлической проволоки может составлять 4-7 миллиметров и соответственно расстояние 12 между элементами фильтрации 1 расположенных в корпусе 2 могут составлять 5-10 миллиметров. Корпус 2 выполнен из полимерного материала, например, пластика, стенки корпуса 2 в местах примыкания элементов фильтрации 1 могут иметь ложементы 3 по форме элемента фильтрации. Оптимальным вариантом исполнения блока фильтрации 7 является расположение в корпусе 2 двадцати пяти элементов фильтрации 1, образуя пять рядов по пять элементов фильтрации 1 в каждом.

Блок фильтрации 7, включающий корпус 2 и по крайней мере два элемента фильтрации 1 может использоваться в установке для очищения воздуха (фиг. 6, фиг. 5). Установка для очищения воздуха включает: префильтр 8, электростатический блок 9, блок фильтрации 7, адсорбционно-каталитический фильтр 10, воздухораспределительная панель 11.

Префильтр 8 задерживает крупную пыль и препятствует попаданию внутрь прибора грязи, пуха, шерсти из системы приточной вентиляции; далее проходя через электростатический блок 9 механические загрязнители, таких как мелкие твердые частицы пыли и мельчайшие жидкие частиц дисперсной фазы, то есть аэрозоли и биоаэрозоли приобретают электростатический заряд, кроме того электростатический блок 9 продуцирует озон из, поступающего в него вместе с воздушным потоком, кислорода, таким образом, за счет озона, продуцируемого из кислорода электростатическим блоком 9 в бактерицидных концентрациях, обеспечивается инактивация вирусов, бактерий, а также спор плесневых грибов; далее воздушный поток поступает в блок фильтрации 7, где электростатически заряженные в электростатическом блоке 9 частицы, на волокнах фильтрующего материала 4, элементов фильтрации 1, при этом, благодаря хаотичному расположению вотокон фильтрующего материала 4 способствует увеличению вероятности оседания мелких частиц на волокнах фильтрующего материала 4, содержание волокон микронных и субмикронных размеров способствует оседанию на них самых мелких частиц пыли и аэрозолей, при этом оседая в фильтрующем материале 4 элементов фильтрации 1 электростатически заряженные частицы создают электромагнитное поле, но экран электромагнитного поля 5 препятствует проникновению силовых линий электромагнитного поля за пределы элементов фильтрации 1, это позволяет разместить несколько, по крайней мере два, элементов фильтрации 1 в непосредственной близости друг к другу, исключая при этом, возможность воздействия образующихся электромагнитных нолей, на расположенные рядом элементы фильтрации 1, что способствует повышению эффективности фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха, т.к. в случае воздействия электромагнитного поля одного элемента фильтрации 1 на другой элемент фильтрации 1 понижается эффективность фильтрации данного элемента фильтрации 1; далее озон продуцируемый из кислорода электростатическим блоком 9 полностью разлагается до кислорода, проходя через адсорбционно-каталитический фильтр 10; и далее поток проходя через воздухораспределительную панель 11 равномерно распределяется по всему объему помещения.

Выполнение стенок корпуса 2 имеющих в местах примыкания элементов фильтрации 1 ложементы 3 по форме элемента фильтрации в виде углублений частично повторяющих форму элементов фильтрации 1 исключает возможность деформации элементов фильтрации 1 расположенных вдоль стенок корпуса 2 блока фильтрации 7, тем самым обеспечивая возможность использования всего объема фильтрующего материала 4 элементов фильтрации 1 расположенных вдоль стенок корпуса 2 блока фильтрации 7, тем самым повышая эффективность фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха и способствует получению оптимального соотношения таких параметров как эффективность фильтрации, габариты и энергоэффективность конструкции.

Таким образом, блок фильтрации 7, обеспечивает возможность размещения в нем нескольких, по крайней мере двух, элементов фильтрации 1 в непосредственной близости друг к другу, тем самым увеличивая площадь фильтрации и, следовательно, повышая эффективность фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха.

Таким образом, заявленные технические решения, а именно элемент фильтрации и блок фильтрации, включающий элементы фильтрации позволяют повысить эффективность фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха и позволяют получить оптимальную конструкцию по соотношению: эффективность фильтрации, габариты и энергоэффективность.

Изобретение относится к области вентиляции, преимущественно к конструктивным элементам систем фильтрации воздуха, а именно к фильтрам-осадителям электростатических установок для очищения воздуха. Блок фильтрации включает корпус и, по крайней мере, два элемента фильтрации, при этом элемент фильтрации состоит, по крайней мере, из фильтрующего материала 4 и экрана электромагнитного поля 5, при этом фильтрующий материал 4 выполнен из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон, а экран электромагнитного поля 5 из металлической проволоки размещен вокруг поверхности фильтрующего материала, при этом расстояние между ближайшими рядами металлической проволоки меньше расстояния между элементами фильтрации, расположенными в корпусе. Технический результат заключается в повышении эффективности фильтрации воздуха в установке для очищения воздуха, получение оптимальной конструкции по соотношению параметров: эффективность фильтрации, габариты и энергоэффективность. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Блок фильтрации, включающий корпус и, по крайней мере, два элемента фильтрации, при этом элемент фильтрации состоит, по крайней мере, из фильтрующего материала и экрана электромагнитного поля, при этом фильтрующий материал выполнен из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон, при этом экран электромагнитного поля из металлической проволоки размещен вокруг поверхности фильтрующего материала, при этом расстояние между ближайшими рядами металлической проволоки меньше расстояния между элементами фильтрации расположенных в корпусе.

2. Блок фильтрации по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между ближайшими рядами металлической проволоки 4-7 мм.

3. Блок фильтрации по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между элементами фильтрации, расположенными в корпусе, 5-10 мм.

4. Блок фильтрации по п. 1, отличающийся тем, что стенки корпуса в местах примыкания элементов фильтрации выполнены с ложементами по форме элементов фильтрации.

5. Элемент фильтрации, включающий фильтрующий материал и экран электромагнитного поля, при этом фильтрующий материал выполнен из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон, при этом экран электромагнитного поля из металлической проволоки размещен вокруг поверхности фильтрующего материала.

6. Элемент фильтрации по п. 5, отличающийся тем, что экран электромагнитного поля из металлической проволоки размещен по спирали вокруг поверхности фильтрующего материала.

7. Элемент фильтрации по п. 5, отличающийся тем, что экран электромагнитного поля размещен вокруг поверхности фильтрующего материала, образуя сетку.

8. Элемент фильтрации по п. 5, отличающийся тем, что фильтрующий материал имеет форму цилиндра.

9. Элемент фильтрации по п. 5, отличающийся тем, что фильтрующий материал имеет форму усеченного конуса.

10. Элемент фильтрации по п. 5, отличающийся тем, что фильтрующий материал содержит волокна микронных и субмикронных размеров.

11. Элемент фильтрации по п. 5, отличающийся тем, что толщина стенок фильтрующего материала составляет 45-55 мм.