Аэрозольный фильтр

Полезная модель относится к очищающей воздух вентиляционной технике и может быть использована в атомной, микроэлектронной, микробиологической, химической и других отраслях промышленности, где предъявляются высокие требования к чистоте воздуха. Предложен аэрозольный фильтр, содержащий корпус, фильтрующие элементы предварительной и тонкой очистки, установленные герметично по поверхности соприкосновения с корпусом, выполненные из волокнистого материала, уложенного складками, размещенными между гофрированными перегородками. Отличительной особенностью заявляемого аэрозольного фильтра является то, что соотношение площадей фильтрующих поверхностей элемента тонкой очистки и элемента предварительной очистки находится в пределах от 3:1 до 14:1, перегородки элемента предварительной очистки выполнены газопроницаемыми, а складки элемента предварительной очистки уложены не параллельно. Технический результат - расширение диапазона применения.

Заявляемая полезная модель относится к очищающей воздух вентиляционной технике и может быть использована в атомной, микроэлектронной, микробиологической, химической и других отраслях промышленности, где предъявляются высокие требования к чистоте воздуха.

Известен аэрозольный фильтр, содержащий корпус, в котором размещены фильтрующие элементы, выполненные из зигзагообразно сложенного фильтровального материала с расположенными между складками разделителями. При этом фильтрующие элементы выполнены из последовательно уложенного первого по потоку загрязненного воздуха слоя крупноволокнистого фильтровального материала с размерами волокон 5-10 мкм с низкой плотностью упаковки волокон не более 0,04 и второго по ходу - из тонковолокнистого материала с размерами волокон 0,2-0,4 мкм и плотностью упаковки волокон не более 0,25 /патент РФ 2192916, В О1 D 46/52, 2002/.

Недостатком известного аэрозольного фильтра является его относительно невысокая пылеемкость (ресурс работы до предельного забивания аэрозолями). Данный недостаток связан с тем, что соотношение фильтрующих поверхностей первого и второго слоев выбрано не оптимальным и равным ˜1:1, при этом скорость фильтрования в обеих слоях невелика, что обуславливается прежде всего необходимостью удержания частиц субмикронного размера (dмкм); при малых скоростях крупные частицы (d2 мкм) осаждаются преимущественно на лобовой поверхности первого слоя, а не в его объеме, что приводит к быстрому забиванию фильтра аэрозолями. Кроме того пылеемкость известного аэрозольного фильтра невысока из-за малой толщины первого слоя (его свободного объема).

Частично указанные недостатки удалось устранить в конструкции аэрозольного фильтра по патенту РФ 2200615 /В О1 D 39/16, 2003/. Эта конструкция является наиболее близкой к заявляемой и выбрана за прототип. Аэрозольный фильтр по прототипу содержит корпус, фильтрующий элемент тонкой очистки, выполненный из волокнистого материала, уложенного складками с установленными между складками гофрированными сепараторами. Перед фильтрующим элементом тонкой очистки в корпусе дополнительно установлен фильтрующий элемент предварительной очистки. Соотношение фильтрующих поверхностей фильтрующих элементов тонкой и предварительной очистки составляет от 4:1 до 6:1. В качестве фильтрующего элемента тонкой очистки используют фильтровальный материал на основе стекловолокна.

Недостатком прототипа является его низкая универсальность, поскольку он может работать в довольно узком диапазоне спектров по размерам и концентрациям частиц в очищаемом воздухе.

Задача, решаемая полезной моделью - расширение фильтрующих возможностей аэрозольного фильтра.

Для решения поставленной задачи предлагается аэрозольный фильтр, содержащий корпус, фильтрующие элементы предварительной и тонкой очистки, установленные герметично по поверхности соприкосновения с корпусом, выполненные из волокнистого материала, уложенного складками, размещенными между гофрированными перегородками. Отличительной особенностью заявляемого аэрозольного фильтра является то, что соотношение площадей фильтрующих поверхностей элемента тонкой очистки и элемента предварительной очистки находится в пределах от 3:1 до 14:1, перегородки элемента предварительной очистки выполнены газопроницаемыми, а складки элемента предварительной очистки уложены не параллельно.

Дополнительно предлагается секцию предварительной очистки выполнить съемной.

Дополнительно предлагается волокнистый материал элемента предварительной очистки выполнить из волокон диаметром от 5,0 до 30,0 мкм, толщиной от 1,0 до 20,0 мм с поверхностной плотностью от 40 до 150 г/м ².

Дополнительно предлагается волокнистый материал элемента тонкой очистки выполнить из стекловолокон диаметром от 0,2 до 1, 0 мкм толщиной от 0,4 до 0,7 мм с поверхностной плотностью от 50 до 80 г/м².

Волокнистый материал может быть выполнен многослойным.

Технический результат состоит в расширении диапазона использования фильтра, в появлении возможности очистки воздуха с различным спектром концентраций и дисперсного состава аэрозольных частиц. Предлагаемый аэрозольный фильтр можно применять на различных промышленных объектах с различной характеристикой воздуха. Кроме того, аэрозольный фильтр с указанными признаками имеет повышенный ресурс и сниженное аэродинамическое сопротивление.

На фиг.1 представлен общий вид аэрозольного фильтра, на фиг, 2 - поперечный разрез элемента тонкой очистки, на фиг.3 - вертикальное сечение элемента предварительной очистки, на фиг.4 - вертикальное сечение элемента тонкой очистки, на фиг.5 - представлены полученные экспериментально-расчетным путем графические зависимости аэродинамического сопротивления заявляемого аэрозольного фильтра от соотношения площадей фильтрующих поверхностей элемента тонкой очистки и элемента предварительной очистки, где 1 - корпус, 2 -фильтрующий элемент предварительной очистки, 3 - фильтрующий элемент тонкой очистки, 4 - гофрированные перегородки элемента предварительной очистки, 5 - гофрированные перегородки элемента тонкой очистки, 6 - волокнистый материал элемента предварительной очистки, 7 - волокнистый материал элемента тонкой очистки, 8 и 9 решетки.

Устройство работает следующим образом. Очищаемый воздушный поток последовательно проходит решетку 8, фильтрующий элемент

предварительной очистки 2, решетку 9, фильтрующий элемент тонкой очистки и выходит из аэрозольного фильтра. При этом гофрированные перегородки элемента предварительной очистки 4 выполнены газопроницаемыми из сетчатого материала, складки уложены не параллельно, а под углом к фильтрующему потоку.

Соотношение поверхностей секций тонкой и предварительной очистки фильтра составляет от 3:1 до 14:1. Экспериментально получено, что в пределах фиксированной общей глубины фильтра при изменении соотношения поверхностей секций предварительной и тонкой очистки имеет место область автомодельности, характеризующейся минимальным и постоянным общим сопротивлением фильтра вне зависимости от величины этого соотношения (фиг.5). В этом случае рост сопротивления одной секции фильтра из-за уменьшения ее поверхности и соответствующего роста скорости фильтрования компенсируется равнозначным уменьшением сопротивления другой секции из-за увеличения ее поверхности и соответствующего уменьшения скорости фильтрования, так что общее сопротивление фильтра остается постоянным.

Следствием данного результата является возможность выбора оптимальной конструкции фильтра, отвечающей конкретным характеристикам очищаемого воздуха - как по концентрации, так и по дисперсному составу. Так, большие величины соотношения поверхностей фильтрации секций тонкой и предварительной очистки до 14:1 целесообразно использовать в фильтрах для очистки воздуха, содержащего преимущественно частицы субмикронного размера, поскольку обеспечивается как высокая эффективность, так и высокая пылеемкость секции тонкой очистки. При этом частицы умеренных и крупных размеров, счетные концентрации которых в данном случае невелики, будут эффективно удерживаться в секции предварительной очистки за счет реализации инерционного механизма захвата, как следствие высоких скоростей фильтрации при малой величине поверхности этой секции.

В другом крайнем случае, когда соотношение поверхностей мало - 3:1 имеет место применение фильтра для очистки воздуха, содержащего преимущественно крупные аэрозольные частицы, которые будут эффективно удерживаться на 1-й секции и обеспечивать высокую пылеемкость секции; скорость фильтрации при этом будет достаточна для реализации инерционного механизма захвата частиц.

1. Аэрозольный фильтр, содержащий корпус, фильтрующие элементы предварительной и тонкой очистки, установленные герметично по поверхности соприкосновения с корпусом, выполненные из волокнистого материала, уложенного складками, размещенными между гофрированными перегородками, отличающийся тем, что соотношение площадей фильтрующих поверхностей элемента тонкой очистки и элемента предварительной очистки находится в пределах от 3:1 до 14:1, перегородки элемента предварительной очистки выполнены газопроницаемыми, а складки элемента предварительной очистки уложены не параллельно.

2. Аэрозольный фильтр по п.1, отличающийся тем, что секция предварительной очистки выполнена выемной.

3. Аэрозольный фильтр по п.1, отличающийся тем, что волокнистый материал элемента предварительной очистки выполнен из волокон диаметром от 5,0 до 30,0 мкм.

4. Аэрозольный фильтр по п.3, отличающийся тем, что волокнистый материал элемента предварительной очистки выполнен толщиной от 1,0 до 20,0 мм.

5. Аэрозольный фильтр по п.3 или 4, отличающийся тем, что волокнистый материал элемента предварительной очистки выполнен с поверхностной плотностью от 40 до 150 г/м ².

6. Аэрозольный фильтр по п.1, отличающийся тем, что волокнистый материал элемента тонкой очистки выполнен из стекловолокон диаметром от 0,2 до 1,0 мкм.

7. Аэрозольный фильтр по п.6, отличающийся тем, что волокнистый материал элемента тонкой очистки выполнен толщиной от 0,4 до 0,7 мм.

8. Аэрозольный фильтр по п.6 или 7, отличающийся тем, что волокнистый материал элемента тонкой очистки выполнен с поверхностной плотностью от 50 до 80 г/м².

9. Аэрозольный фильтр по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что волокнистый материал выполнен многослойным.