Фильтрующий модуль с герметизирующими вставками и фильтр тонкой очистки воздуха

 

Использование: для очистки газов фильтрами тонкой очистки в радиоэлектронной, атомной, химической, медицинской и биотехнологической промышленности. Сущность изобретения: в фильтрующем модуле, содержащем набор соединенных друг с другом чередующихся плоских и рельефных фильтрующих элементов (ФЭ) с плоскими краевыми панелями (П) все стенки каналов воздуха выполнены изоморфными по структуре фильтровального материала (ФМ), (П) на рельефных Ф3 расположены в верхней и нижней плоскостях выступов и впадин рельефа, сопрягаемые части ФЭ неразъемно соединены с образованием ребер жесткости (РЖ), а дополнительное средство герметизации (СГ) каналов воздуха (КВ) выполнено в виде герметизирующих вставок, установленных между боковыми РЖ и герметично соединенными с ними. При этом СГ со стороны подвода и/или отвода воздуха выполнено в виде выступающего контура или боковых фланцев, торцевые стенки КВ и П импрегнированы закрепляющим материалом, а РЖ выполнены клиновидной формы и с переменной плотностью материала. Внутри РЖ установлены армирующие элементы из электропроводного или электретного фильтроматериала. Фильтр тонкой очистки воздуха содержит ФМ и расположенные по периметру со стороны подвода и отвода воздуха и герметично присоединенные к нему корпусные элементы в виде профилированного контура Т-, L-, Ч- или Н-образного сечения, которые дополнительно содержат средство герметичного присоединения к вентиляционной системе в виде выступающих ножевых пластин или замкнутой канавки для герметика. 2 с. и 7 з. п. ф-лы, 28 ил.

Изобретение относятся к технологии изготовления фильтрующих модулей (ФМ) из волокнистых материалов, преимущественно из минеральных волокон (стекловолокна), и могут быть использованы при производстве фильтров тонкой очистки воздуха (ФТОВ), применяемых в радиоэлектронной, атомной, химической, медицинской, биотехнологической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и к предлагаемому решению является фильтр, включающий изготовленный из сплошной ленты фильтрующего материала модуль для фильтра НЕРА и содержащий чередующиеся плоские и гофрированные панели одного размера, на гофрированных панелях которого выполнены V-образные горизонтальные гофры, вдоль которых идут вертикальные поля, расположенные в плоскости ленты (выступы рельефа выполнены на одинаковую высоту по обеим сторонам сплошной ленты, т.е. плоскость вертикальных полей и плоскость ленты расположены по оси симметрии рельефа). Панели складывают в единый блок по линиям сгибов, идущим между плоскими панелями и вертикальными полями гофрированных панелей.

Недостатками данной конструкции фильтрующего блока является низкая надежность функционирования, обусловленная необходимость значительной деформации фильтрующего материала на рельефных панелях (поверхность рельефных панелей более чем в два раза выше поверхности плоских панелей), что приводит к нарушению целостности материала и его разрыва по вершинам рельефа, а также необходимость отдельной герметизации блока в корпусе фильтра.

Техническим результатом изобретения является повышение технологичности (путем снижения материалоемкости и трудоемкости) изготовления фильтрующих модулей и соответственно фильтров тонкой очистки воздуха с их использованием при одновременном повышении надежности их функционирования путем увеличения удельной поверхности фильтрования, повышения степени ламинарности потоков очищенного воздуха, повышения герметичности каналов воздуха и защищенности фильтровального материала от механических повреждений.

На фиг. 1-4 изображены варианты исполнения рельефных фильтрующих панелей, общий вид; на фиг. 5, 6 схемы сопряжения отдельных фильтрующих элементов (фильтрующих карманов) и их общий вид; на фиг. 7 особенности конструктивного исполнения соединения со стороны входа и/или выхода воздуха и/или с боковых сторон краевых участков плоских и рельефных панелей с образованием ребер жесткости; на фиг. 8-10 варианты исполнения фильтрующего модуля, общий вид; на фиг. 11-28 варианты исполнения фильтров тонкой очистки воздуха с фильтрующим модулем предлагаемой конструкции.

Фильтрующий модуль тонкой очистки воздуха содержит набор отдельных соединенных друг с другом плоских 1 и рельефных 2 (фиг. 1-6) фильтрующих панелей, изготовленных из фильтровального материала, например, из супертонкого стекловолокна. Рельефные панели 2 выполнены с плоскими краевыми участками 3, 4, которые расположены со стороны подвода и отвода воздуха в нижней и/или в верхней плоскости вершин рельефа, с образованием двух групп параллельных каналов воздуха, одна из которых открыта со стороны подвода воздуха, а вторая со стороны отвода воздуха, причем переходные участки плоских краевых панелей рельефных фильтрующих элементов в местах их перехода из верхней плоскости вершин рельефа в нижнюю плоскость впадин рельефа расположены под углом к направлению подвода или отвода воздуха. При этом рельефные панели 2 имеют дополнительные плоские боковые краевые участки 5, расположенные в верхней плоскости вершин рельефа, а размеры (длина и ширина) плоских фильтрующих панелей 1 выполнены одинаковыми с соответствующими размерами рельефных фильтрующих панелей 2. Соответствующие сопрягаемые краевые участки плоских и рельефных панелей неразъемно соединены друг с другом при помощи клея или сварки с образованием ребер жесткости 7.

Для дополнительной боковой герметизации каналов подвода воздуха между соответствующими участками плоских и рельефных панелей установлены дополнительные герметизирующие вставки 6 (фиг. 5, 6, 8-28) изготовленные из непроницаемого для воздуха материала или их материала, аналогичного фильтровальному материалу фильтрующих панелей, например из пропитанного связующим стекловолокна. При этом для обеспечения надежной герметизации модуля в корпусных элементах и/или в присоединительных приспособлениях вентиляционной системы дополнительные герметизирующие вставки выполнены в виде сплошного выступающего контура (фиг. 9. 10, 12, 21-24).

Плоские краевые участки 3, 4 панелей импрегнированы закрепляющим (связующим) материалом, например, лестосилом СКТН-ЛЕСТ (ТУ 38.403-653-90), представляющим собой кремнийорганический блоксополимер, а места соединения плоских 1 и рельефных 2 панелей со стороны подвода и/или отвода воздуха выполнены в виде клиновидных ребер 7 (фиг. 7), направленных острыми вершинами в сторону подвода и/или отвода воздуха. Для придания ребрам дополнительной жесткости внутри клиновидных ребер установлены армирующие элементы 9, выполненные в виде электропроводных или электретных материалов. При этом клиновидные ребра 7 выполнены с переменной плoтностью, причем в вершинах плотность ребер равна плотности закрепляющего материала (термопласта), а в основании ребер плотности фильтрующего материала панелей (плотности стеклобумаги).

Кроме этого, для повышения защищенности от механических повреждений торцевые стенки каналов воздуха в рельефных панелях со стороны подвода и отвода воздуха дополнительно импрегнированы закрепляющим (связующим) материалом, например, лестосилом СКТН-ЛЕСТ, который наносят, например, путем пропитки латексом лестосила, напылением на стадии изготовления фильтрующих панелей или напыления на готовый модуль с последующей тепловой обработкой.

Со стороны входа и/или выхода воздуха фильтрующий модуль содержит корпусные элементы 8, расположенные по периметру модуля, выполненные в виде профилированного замкнутого контура и герметично соединенного с модулем. Профиль сечения контура выбирают Н-, Ч-, L- или Т-образным, или другого профиля в зависимости от формы исполнения системы крепления фильтра в вентиляционной системе (фиг. 15, 16, 20-28).

Фильтрующий модуль может быть установлен также в корпусные пластины 10 (фиг. 13), образованный путем намотки композиционный корпус 11 (фиг. 14), защитный кожух 12 (фиг. 15) или традиционный корпус с присоединительными фланцами 13 (фиг. 16).

Фильтрующий модуль для фильтра тонкой очистки воздуха и соответственно фильтр тонкой очистки воздуха с фильтрующим модулем предлагаемой конструкции работает следующим образом.

Фильтр тонкой очистки воздуха с фильтрующим модулем предложенной конструкции герметично устанавливают в вентиляционную систему. Загрязненный (подлежащий очистке) воздух подают в каналы загрязненного воздуха при помощи средств перемещения воздуха в вентиляционных системах. При прохождении через фильтр воздух равномерно профильтровывается через изоморфный фильтровальный материал фильтрующих панелей, а содержащиеся в нем частицы загрязнений задерживаются фильтровальным материалом. Задерживание частиц загрязнений осуществляется за счет механических или электростатических сил, возникающих между волокнами фильтрующего материала и частицами пыли. При этом для повышения эффективности пылеулавливания дополнительно электризуют пыль путем подвода к армирующим элементам электрического напряжения или создания на них электростатического потенциала. Очищенный воздух выходит из фильтра через каналы очищенного воздуха и ламинарными потоками подается к рабочим местам чистых производственных помещений.

Конкретные конструктивные особенности отдельных элементов, вид используемых материалов и особенности средств герметизации фильтрующего модуля в корпусных элементах и в местах крепления фильтра в вентиляционной системе выбирают в зависимости от назначения фильтра и особенностей его эксплуатации, например, в термостойком или паростойком исполнении.

П р и м е р. Смесь стекловолокна диаметром 0,25 и 0,45 мкм в соотношении 1: 4 размалывают в ролле при рН 3 и концентрации суспензии 1,0% до получения суспензии с весовым показателем длины волокна 100-120 дцг. Затем в суспензию вводят связующее, например, поливинилацетатную дисперсию в количестве до 2% (по сухому веществу) от массы сухого стекловолокна для придания необходимых при влажном формовании фильтрующих элементов конструкционных показателей формоустойчивости фильтровального материала. Суспензию разбавляют до концентрации 0,5% и подают в устройство формования с отсасывающей вакуумной системой и полыми рельефными формами, имеющими рельефную поверхность, соответствующую форме поверхности фильтрующих панелей, например, с высотой гофр 4,5 мм и проводят формирование фильтрующих элементов методом осаждения на рельефные формы. Это позволяет обеспечить изоморфность структуры материала фильтрующих элементов (их равномерную толщину, плотность, величину аэродинамического сопротивления и задерживающей способности).

Сформированные фильтрующие элементы сушат горячим воздухом при 100^оС, пропитывают сопрягаемые панели латексом лестосила (или наносят его в другой форме) и после полного высушивания направляют на сборку фильтрующих модулей, а затем и фильтров. При этом при сборке сопрягаемые панели фильтрующих элементов с целью образования неразъемных ребер жесткости подвергают термообработке при одновременной деформации сопрягаемых панелей. После этого проводят сборку фильтрующего модуля с одновременной установкой между боковыми ребрами жесткости герметизирующих вставок, например, изготовленных из аналогичного фильтровального материала, а склеивание сопрягаемых деталей осуществляют путем нанесения на поверхность связующего на основе силоксана (медицинского каучука СКТИ-ЛЕСТ-МЕД), который предварительно растворяют в этилацетате или толуоле, а затем отверждают путем введения отвердителя АГМ (ТУ 6-02-724-77) или этилсиликата (ГОСТ 26371-84). После изготовления модуля к нему герметично присоединяют профилированные коронки, а затем полученный таким образом фильтр тонкой очистки воздуха испытывают, например, путем продувки воздухом с калиброванными частицами аэрозолей и подсчета частиц в очищенном воздухе на приборе АЗ-З. Эффективность очистки воздуха (задерживающая способность фильтра) для частиц размером 0,3 мкм, для фильтров, изготовленных по предлагаемой технологии в обычных производственных помещениях без предварительной продувки очищенным воздухом, составила 99,9999% что соответствует требованиям класса 10.

Фильтр тонкой очистки воздуха (фиг. 11-28) содержит фильтрующий модуль с герметизирующими вставками 6, расположенными по всей ширине фильтровальных элементов (фиг. 1-10) и корпусные элементы, выполненные в виде профилированного контура 8.

Профилированные контуры выполняют L-, Ч- (фиг. 11), или Н-, Т-образного (фиг. 17-28) поперечного сечения, расположенного по периметру фильтрующего модуля со стороны подвода и/или отвода воздуха и герметично соединенного с фильтрующим модулем посредством соответствующего герметика 9 (см. фиг. 24-28).

Кроме этого, в фильтре тонкой очистки воздуха профилированный контур дополнительно содержит средство герметичного соединения фильтра и присоединительных элементов вентиляционной системы, выполненное, например, в виде присоединительных фланцев выступающих ножевых пластин или замкнутой канавки для герметика.

Фильтр тонкой очистки воздуха на основе фильтрующего модуля с герметизирующими вставками работает следующим образом.

Фильтр тонкой очистки воздуха посредством средств соединения фильтра и присоединительных элементов, выполненных например, в виде присоединительных фланцев выступающих ножевых пластин или замкнутой канавки для герметика герметично устанавливают в вентиляционной системе и подают загрязненный воздух.

Загрязненный воздух попадает в группу параллельных каналов подвода воздуха, образованных выступами рельефа 2 рельефных фильтрующих элементов 2 и плоскими фильтрующими элементами (фиг. 1-8), профильтровывается через фильтрованный материал фильтрующих элементов и отводится через соответствующие параллельные каналы отвода воздуха.

Конструкция фильтрующего модуля, обеспечивающая выполнение симметричных друг друга каналов воздуха, позволяет подавать воздух с любой из двух сторон фильтра, с которых открыты каналы подвода и отвода воздуха. Это является одним из технических преимуществ предлагаемой конструкции.

Общая схема подвода загрязненного и отвода очищенного воздуха представлена на фиг. 19-28.

Использование изобретения позволяет изготавливать фильтры тонкой очистки воздуха для чистых производственных помещений класса 10 для повышения стерильности помещений, например, в медицине и фармакологии.

Формула изобретения

1. Фильтрующий модуль с герметизирующими вставками, содержащий набор соединенных друг с другом чередующихся плоских и рельефных фильтрующих элементов, причем рельефные фильтрующие элементы выполнены с плоскими краевыми панелями, образующими две группы параллельных каналов воздуха, одна из которых открыта со стороны подвода воздуха, а вторая со стороны отвода воздуха, отличающийся тем, что все стенки каналов воздуха выполнены изоморфными по структуре фильтровального материала, плоские краевые панели рельефных фильтрующих элементов расположены в верхней и нижней плоскостях вершин рельефа и неразъемно соединены с соответствующими сопрягаемыми краевыми участками плоских панелей с образованием ребер жесткости, при этом модуль снабжен средством боковой герметизации каналов, установленным в боковых относительно направления подвода и отвода воздуха сторонах фильтровального модуля между боковыми ребрами жесткости.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что средство боковой герметизации выполнено в виде герметизирующих вставок, герметично соединенных с ребрами жесткости.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что средство боковой герметизации выполнено в виде непрерывного выступающего контура или боковых фланцев, расположенных по периметру фильтровального модуля со стороны подвода и/или отвода воздуха.

2. Модуль по пп. 1-3, отличающийся тем, что плоские краевые участки сопрягаемых панелей импрегнированы закрепляющим материалом, например термореактопластом, а места соединения плоских и рельефных панелей со стороны подвода и/или отвода воздуха и/или с боковых сторон выполнены в виде клиновидных ребер жесткости, направленных острыми вершинами в сторону подвода и/или отвода воздуха или в боковые стороны.

5. Модуль по п.4, отличающийся тем, что он снабжен армирующими элементами, установленными в клиновидных ребрах и выполненными, например, в виде проволоки и/или стержней из электропроводного или электретного материала.

6. Модуль по п.4, отличающийся тем, что клиновидные ребра жесткости выполнены с переменной плотностью материала, причем в вершинах плотность ребер равна плотности закрепляющего материала, например, плотности термореактопласта на основе лестосила, а в основании ребер плотности фильтрующего материала.

7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что торцевые стенки каналов воздуха в рельефных фильтрующих элементах со стороны подвода и отвода воздуха импрегнированы закрепляющим материалом, например лестосилом.

8. Фильтр тонкой очистки воздуха, содержащий корпусные элементы и фильтрующий модуль, включающий набор неразъемно соединенных друг с другом плоских и рельефных фильтрующих элементов, причем рельефные фильтрующие элементы выполнены с плоскими краевыми панелями, расположенными в верхней и/или нижней плоскостях вершин рельефа с образованием двух групп параллельных каналов воздуха, одна из которых открыта со стороны подвода воздуха, а вторая со стороны отвода воздуха, и средство боковой герметизации каналов воздуха, отличающийся тем, что корпусные элементы выполнены в виде профилированного контура, например L= H= T= или Ч-образного поперечного сечения, расположенного по периметру фильтрующего модуля со стороны подвода и/или воздуха и герметично соединенного с фильтрующим модулем.

9. Фильтр по п.8, отличающийся тем, что профилированный контур дополнительно содержит средство герметичного соединения фильтра и присоединительных элементов вентиляционной системы, выполненное, например, в виде присоединительных фланцев, выступающих ножевых пластин или замкнутой канавки для герметика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28