CN112154032A - 静电除尘器和送风设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电除尘器(20)，其中所述静电除尘器包括非金属静电过滤器(21)和颗粒充电单元。所述颗粒充电单元包括一个或多个彼此间隔一定距离布置的电晕针充电器(22)，其中每个针充电器(22)具有尖端；引导表面(23)，用于围绕一个或多个针充电器的每一个；其中低功率被布置为用于在所述电晕针充电器的尖端和所述周围引导表面之间形成宽电场，用于将通过所述形成的宽电场的气流的颗粒离子化。本发明还涉及一种包括所述静电除尘器的送风设备。

Description

静电除尘器和送风设备

技术领域

本发明涉及一种与非金属静电过滤器结构一起使用的颗粒充电单元。进一步地，本发明涉及一种包括颗粒充电单元的静电除尘器，以及一种送风设备。

背景技术

不同种类的静电除尘器(ESP)用于从气流中分离颗粒。包括此类静电除尘器的空气净化设备通常面向公众销售。例如，空气净化设备可以布置在空气导管中，或者它可以是便携式设备。这些静电除尘器通常包括高压颗粒充电单元和颗粒收集器单元。例如，颗粒充电单元通常包括至少一个电晕线充电器或几个电晕针充电器，以用于用电荷将气流中存在的颗粒离子化或充电。给气流的颗粒充电的高压颗粒充电单元可以类似地产生不需要的臭氧。颗粒收集器单元包括相对于颗粒充电单元在下游布置的静电金属板堆。在颗粒收集器单元中，板带有相反的电荷，使得在板之间形成电场。当带电颗粒通过颗粒收集器单元的板并与板发生碰撞时，带电颗粒被收集并且从气流中移除。板通常由金属制成，并且作为板的堆叠布置为框架结构。通常，在金属颗粒收集器单元中甚至可能产生大量的臭氧，尤其是当框架结构变脏时。

发明内容

本发明旨在提供一种与非金属静电过滤器结构一起使用的低功率颗粒充电单元。低功率颗粒充电单元可以适合用于非金属静电除尘器，例如，用于送风设备或空气净化设备。低功率颗粒充电单元被布置为包括至少一个电晕针充电器，该电晕针充电器用于用仅使用低功率提供的电荷来将气流中存在的颗粒离子化或充电，以最小化颗粒充电期间的臭氧产生。低功率颗粒充电单元包括围绕所述至少一个电晕针充电器的引导表面。在两个或多个电晕针充电器的情况下，围绕每个电晕针充电器的引导表面被配置为将电晕针充电器分成多段，每段包括一个电晕针充电器。

根据第一方面，提供一种静电除尘器，其中静电除尘器包括静电过滤器和颗粒充电单元，静电过滤器包括导电非金属板的堆叠，颗粒充电单元包括一至九个彼此间隔一定距离布置的电晕针充电器，其中每个针充电器具有尖端和用于围绕每个针充电器的引导表面，并且其中低功率被布置为用于在电晕针充电器的尖端和周围引导表面之间形成宽电场，用于将通过形成的宽电场的气流的颗粒离子化，并且其中包括离子化颗粒的气流继续通过所述导电非金属板的堆叠，以从气流中移除离子化颗粒。

根据一个实施例，引导表面由导电材料制成。

根据一个实施例，引导表面由导电塑料制成。

根据一个实施例，引导表面包括一个或多个引导表面壁，引导表面壁在所述一个至几个电晕针充电器之间延伸或贴近其延伸。

根据一个实施例，一个或多个引导表面壁彼此交叉延伸或彼此邻近延伸。

根据一个实施例，引导表面由栅格材料制成。

根据一个实施例，引导表面连接到电压源。

根据一个实施例，引导表面和电晕针之间的电势差为至少8kV。

根据一个实施例，围绕或贴近一个或多个电晕针充电器的静电过滤器的内边缘是引导表面的一部分。

根据第二方面，提供一种送风设备，该送风设备包括根据第一方面及其实施例的静电除尘器。

附图说明

下面，将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例，其中

图1a-i示出了根据示例性实施例从气流的入口流动方向的低功率颗粒充电单元；

图2示出了根据示例性实施例的非金属静电除尘器；

图3以透视图示出了包括根据示例性实施例的非金属静电除尘器的送风设备；

图4a以透视图示出了静电板式过滤器的一部分，其适合与根据示例性实施例的颗粒充电单元一起使用；以及

图4b以透视图示出了静电板式过滤器，其适合与根据示例性实施例的颗粒充电单元一起使用。

具体实施方式

根据各种实施例的低功率颗粒充电单元是包括引导表面的电晕针充电器。低功率颗粒充电单元适合与非金属静电过滤器一起使用/连接，例如在静电除尘器中。非金属静电过滤器可以是板式过滤器，或者适合本发明的要求的一些其它过滤器结构。根据各种实施例的静电除尘器适合用于空气净化设备。在这一方面，空气净化设备可以是送风设备、空气净化设备、空气调节设备或任何其它适合使用离子化充电器和过滤结构来从气流中分离和移除颗粒和其它杂质的设备。例如，气流可以是空气流。

一种空气净化设备，包括静电除尘器和至少一个非金属静电过滤器，静电除尘器又包括根据各种实施例的低功率颗粒充电单元，该低功率颗粒充电单元用于用通过使用低功率提供的电荷将气流中存在的颗粒离子化或充电。颗粒充电单元可以包括一个被引导表面围绕的电晕针充电器，或者颗粒充电单元可以包括一个以上的电晕针充电器，例如2至9个电晕针充电器，它们彼此分隔开并且被引导表面围绕，该引导表面包括一个或多个彼此交叉和/或彼此邻近延伸的引导表面壁。电晕针充电器的针由非常薄的材料制造，即使在磨损后，针的尖锐的尖端仍然保持尖锐，即基本上保持其直径。

当使用颗粒充电单元时，气流流经围绕电晕针充电器的空间和用于离子化的引导表面或表面壁之间的空间。然后，包括离子化颗粒的气流可以通过静电板式过滤器的非金属板堆，该静电板式过滤器充当颗粒收集器。

引导表面在纵向方向上围绕每个针充电器。当由至少一个电晕针充电器施加的电压足够高时，从针充电器的尖端到引导表面形成电场，使得电场中的气体离子化。形成的电场可以被认为是三维场，意味着它具有广泛的气流方向。由于这一点，待离子化的颗粒在低功率电场中停留足够长的时间，使得颗粒可以被完全充电(即离子化)。气流中的离子化颗粒可以通过非金属静电过滤器从气流中移除，该非金属静电过滤器跟随作为颗粒收集器的电晕针充电器。

为了产生电场，引导表面和针充电器必须处于不同的电势。例如，引导表面可以接地，并且针充电器的尖端可以被施加高电压，从而将尖端设定为高电势。当电压足够高时，在引导表面和针充电器之间形成电场。同时，少量电流开始从针充电器的尖端流向电场。由于电流量很小，针充电器中的功率保持低功率。作为量级的非限制性示例，传导到针充电器的尖端的高电压可以是8kV至15kV。然而，传导电压的量可以根据情况而变化，因此可能不同。

如上面提到的，从针充电器的尖端形成的电场可以三维实现，因为它是围绕针的尖端朝向引导表面产生的。进一步地，引导表面被布置在离针充电器一定距离(并非紧挨)处，使得宽电场的形成，即宽的电场是可能的。换句话说，形成的长并宽的电场在流动方向和与气流相反的方向上都具有拉伸的形状。颗粒通过电场，并且因此电场越宽，颗粒越有可能离子化。该类电场即使在低功率下也能将颗粒有效地离子化。

例如，在存在包括圆形开口和位于每个开口中间的电晕针充电器的板的情况下，上述有效的离子化可能是无法实现的。因为由于板的原因，在针的尖端和开口的平面边缘之间将仅形成非常平坦的(即基本上二维的)电场。这可能会导致一种情况，即待离子化的颗粒滑过平坦的电场而没有被离子化。如果没有使用足够高的功率来形成电场，则更有可能发生滑过。因此，很可能是使用高功率用于充电或者使用几个充电器，从而又产生了臭氧。

进一步地，由于在示例性实施例中使用有限数量的尖锐的电晕针充电器，例如一个，但是在一些情况下使用9个或更少的充电器，与使用更多针充电器或线充电器或线的情况相比，可能使用更少的功率。有限数量的尖锐的电晕针充电器的使用产生较少的臭氧。

通常使用的高功率颗粒充电单元对气流的颗粒充电可能会产生不需要的臭氧，并且在某些情况下，甚至会产生有害量的臭氧。通常有必要使用高功率对颗粒进行充电，因为在下面的金属静电过滤器中不可能使用高电场。需要高电场来收集由低功率充电的颗粒，但是低电场可以用于收集由高功率充电的颗粒。如果两个邻近的金属过滤板之间形成的电场太强，例如5kV或超过5kV，则邻近的板之间可能发生短路，即电流的意外分流。这可能导致臭氧的进一步产生，并且破坏静电过滤器的运行。

然而，使用根据示例性实施例的低功率颗粒充电单元，尤其是与包括由例如导电塑料或其它适合的非金属材料制成的板的静电过滤器一起使用，可以减少产生臭氧的量。这是可能的，例如，因为根据示例性实施例的低功率颗粒充电单元的结构能够使用比颗粒充电单元更小的离子化功率，该颗粒充电单元通过与过滤器的过滤性能相关的相同效率将颗粒离子化，但是没有引导表面和/或具有多个针充电器。这是因为多个针充电器需要更高的离子化功率。实验表明，在根据本实施例的低功率解决方案中，充电器的离子化功率可以比传统解决方案小10至30倍。

此外，通过线充电器对颗粒的离子化通常比针充电器需要更高的离子化功率。换句话说，像根据示例性实施例的低功率颗粒充电单元这样的使用较小离子化功率的结构产生较少的臭氧。附加地，在颗粒收集器中使用非金属板能够在静电过滤器的两个邻近的非金属板之间形成更强的电场，因为非金属板之间不太可能形成短路。如上面已经阐述的，当在静电过滤器中使用更强的电场时，有可能以更轻的方式(即以更小的功率)对颗粒充电。例如，邻近的非金属板之间的电势差可以是4kV至10kV或甚至更高。并且当没有形成短路时，可能不会产生进一步的臭氧，或者在静电过滤器内仅产生少量的臭氧。

根据实施例的颗粒充电单元包括1个电晕针充电器。可替代地，根据另一实施例的颗粒充电单元包括多个电晕针充电器，例如2至6个电晕针充电器。根据一个实施例的颗粒充电单元可以包括甚至更多的电晕针充电器，例如9个。一个或多个电晕针充电器中的每一个都位于它们自己的隔室中，即由引导表面布置/围绕的部分。

根据一个实施例的颗粒充电单元包括四个针充电器，其被引导表面的交叉延伸的引导表面壁围绕并且分隔成四个隔室。代替交叉延伸的引导表面壁，针充电器可以邻近地或以其它方式彼此紧密邻近地布置，使得在两个邻近的或紧密间隔的针充电器之间存在引导表面。例如，针充电器和围绕其的引导表面之间的距离可以是5厘米至50厘米。然而，应该理解，在一些其它实施例中，该距离可以少于5厘米或者多于50厘米。针充电器的尖端和引导表面之间的距离可以定义为所使用的充电功率与气流速率的函数。例如，引导表面可以由金属材料或导电塑料或其它适合的导电材料制成。引导表面可以由实心的或穿孔的或栅格状的表面壁形成。引导表面和引导表面的引导表面壁相对较薄，以允许围绕针的尖端在壁之间有尽可能大的体积，但也因为薄的引导表面尽可能少地制约气流的流动。例如，如果有一个垂直于气流的板，板包括圆形开口和位于每个开口中间的电晕针充电器，开口之间的板的实心部分将制约气流。

根据一个实施例，适合与颗粒充电单元一起使用的非金属静电过滤器可以是包括两组板状元件的颗粒收集器单元，即静电过滤板，它们以预定距离彼此基本平行地布置，并且基本平行于被布置为由颗粒充电单元净化和离子化的气流的流动方向，并且流过静电过滤器、流过板。例如，两组板都是由导电塑料或者其它适合的非金属导电材料制成的导电板。第一组板被布置为处于第一电势，并且第二组板被布置为处于第二电势，使得在两个邻近的板之间存在电势差，并且在两个邻近的板之间形成电场。如上面所阐述的，例如，形成的电势差可以是4kV至10kV。例如，如果第一电势是接地，则第二电势可以是负的或正的高电压，反之亦然，或者如果第一电势是负的高电压，则第二电势可以是正的高电压，反之亦然。例如，在-4kV至-10kV或+4kV至+10kV之间，被布置为负的高电压的或正的高电压的板连接到相应的DC高电压源。被布置为地电势的板与接地电压源连接。与第一组板相比，第二组板的板被电分隔开。在第一组和第二组的板之间存在电压差，并且在板之间形成电场。板通过将它们连接到电压源进行充电和接地。

静电除尘器的静电过滤器的板形成堆叠，其中堆叠的每第二板处于第一电势，并且每第二板处于第二电势。通过颗粒充电单元，气流中的带电颗粒被吸引到具有不同电荷的板，也称为收集板。如果颗粒带正电，它们被过滤器的带负电的板或接地的板收集，并且如果颗粒带负电，它们被带正电的板或接地的板收集。换句话说，带电颗粒被引入板式过滤器，在板式过滤器中，颗粒与气流的分隔主要受电场的电力影响。以不同的电势布置的重叠板之间的距离可以为，例如，1mm至15mm，例如4mm。因此，即使水分积聚或者板变脏，处于不同的电势的重叠非金属板之间也不太可能发生无意的耦合。该类非金属板过滤器结构具有提高的处理积聚在板上的水分和灰尘的能力，因为尽管积聚了湿气和灰尘，但处于不同的电势的部件(例如板)不会接触。期望的DC电压可以通过电压供应装置(例如，连接到电源，即为板提供期望的电压的DC电压源的电压连接结构)被带到板。期望的电势例如可以是接地或例如在4kV至10kV或-4kV至10kV之间的电压。

根据另一实施例，代替具有板状过滤元件，颗粒收集器单元可以具有不同种类的起到上面所描述的静电板过滤器的作用的静电过滤器结构。可以利用任何适合的当前的或未来的过滤器结构，只要该结构包括用于产生电场的两种不同的电势。所使用的材料应该具有低电导率，使得不会产生臭氧。因此，过滤器元件的形状可以是任何形状，例如板(如上面所描述)，或圆柱形或蜂窝状等。

图1a示出了布置10，其包括根据本发明的实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13a。颗粒充电单元包括2个邻近的电晕针充电器，每个电晕针充电器具有尖端11和分隔壁12，即位于电晕针充电器之间并且围绕电晕针充电器的引导表面。虚线示出了用于颗粒充电单元的矩形静电过滤器13a的示例。

图1b示出了布置14，其包括根据本发明的实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13b。颗粒充电单元包括4个电晕针充电器，每个电晕针充电器具有布置在正方形的拐角区域中的尖端11。颗粒充电单元还包括引导表面，其围绕电晕针充电器，并在电晕针充电器之间具有两个交叉延伸的引导表面壁12。虚线示出了用于颗粒充电单元的正方形静电过滤器13b的示例。

图1c示出了布置15，其包括根据示例性实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13c。颗粒充电单元包括3个电晕针充电器，每个电晕针充电器具有尖端11，其中电晕针充电器布置在三角形的拐角区域中。颗粒充电单元包括围绕电晕针充电器的引导表面，以及位于电晕针充电器之间的引导表面壁12。虚线示出了用于颗粒充电单元的三角形静电过滤器13c的示例。

图1d示出了布置16，其包括根据示例性实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13d。颗粒充电单元包括6个电晕针充电器，每个电晕针充电器具有尖端11，其中电晕针充电器布置在矩形中。颗粒充电单元包括围绕电晕针充电器的引导表面12和位于电晕针充电器之间的三个交叉延伸的引导表面壁12。虚线示出了用于颗粒充电单元的矩形静电过滤器13d的示例。

图1e示出了布置17，其包括根据示例性实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13e。颗粒充电单元包括9个电晕针充电器，每个电晕针充电器具有尖端11，其中电晕针充电器布置在矩形中。颗粒充电单元包括围绕电晕针充电器的引导表面和位于电晕针充电器之间的四个交叉延伸的引导表面壁12。虚线示出了用于颗粒充电单元的矩形静电过滤器13e的示例。

图1f示出了布置18，其包括根据示例性实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13f。颗粒充电单元包括2个电晕针充电器，每个电晕针充电器具有尖端11，其中电晕针充电器贴近彼此布置。颗粒充电单元包括围绕电晕针充电器的引导表面和位于电晕针充电器之间的引导表面壁12。虚线示出了用于颗粒充电单元的平面静电过滤器13f的示例。然而，在颗粒充电单元中，除两个之外，可以存在不同数量的邻近的或连续的电晕针充电器，例如一个或两个以上。

图1g示出了布置19a，其包括根据示例性实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13g。颗粒充电单元包括4个电晕针充电器，每个电晕针充电器具有尖端11。颗粒充电单元包括围绕电晕针充电器的引导表面和位于电晕针充电器之间的一个交叉延伸的引导表面壁12。两个电晕针充电器彼此贴近布置，并且另外两个电晕针充电器连续地布置在它们旁边。虚线示出了用于颗粒充电单元的锐角弧形静电过滤器13g的示例。

图1h示出了布置19b，其包括根据示例性实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13h。颗粒充电单元包括2个电晕针充电器，每个电晕针充电器具有尖端11，其中电晕针充电器贴近彼此布置。颗粒充电单元包括围绕电晕针充电器的引导表面壁和位于电晕针充电器11之间的引导表面壁12。虚线示出了用于颗粒充电单元的平面弧形静电过滤器13h的示例。然而，在颗粒充电单元中可以存在一个或多个邻近的或连续的电晕针充电器11。

图1i示出了布置19c，其包括根据示例性实施例的颗粒充电单元和过滤器结构13i。颗粒充电单元包括一个具有尖端11的电晕针充电器。颗粒充电单元包括围绕电晕针充电器的引导表面12壁。虚线示出了用于颗粒充电单元的圆形静电过滤器13i的示例。

图1a至1i所示的实施例是颗粒充电单元的可能配置的示例。应该理解，不同配置之间的特征是可组合的，以提供颗粒充电单元的更进一步的实施例。附加地，布置和形式可以不同于图1a至1i中所示的布置和形式。代替电晕针充电器的矩形和三角形布置，一个或多个电晕针充电器可以以圆形形式布置。此外，除了颗粒充电单元中具有2个、3个、4个、6个、9个电晕针充电器之外，可以存在布置为适合的形式的不同数量的电晕针充电器，例如1个、5个、7个、8个或更多电晕针充电器。

图2示出了根据本发明的实施例的静电除尘器20。静电除尘器20包括静电过滤器21和颗粒充电单元，颗粒充电单元包括4个电晕针充电器11和2个引导表面的交叉延伸的引导表面壁23，该电晕针充电器用于将气流中存在的颗粒离子化和充电。4个电晕针充电器11在矩形过滤器21的拐角区域中被布置为与邻近的针相距一定距离，附加地与交叉延伸的引导表面壁23相距一定距离。静电过滤器21的内边缘是引导表面的一部分。

颗粒充电单元被布置在静电过滤器21的内部。引导表面壁围绕电晕针充电器22，并且将颗粒充电单元分成四个区域，每个区域包括一个电晕针充电器22。引导表面23可以由金属或导电塑料或其它适合的导电材料制成，并且它也可以是由前面提到的材料制成的栅格。引导表面可以充当接地平面。在一些实施例中，引导表面可以被布置为处于负电势或正电势。在任何情况下，在引导表面和电晕针22之间存在足够大的电势差。例如，足够大的电势差可以是8kV至15kV。

气流进入静电除尘器20的流动方向由箭头24指示，并且之后静电板式过滤器21的净化气流的流动方向由箭头25指示。净化的气体流回其从那里进入静电除尘器20的空间。

图3以透视图示出了包括根据示例性实施例的静电除尘器的送风设备30。静电除尘器包括静电过滤器31和根据示例性实施例的颗粒充电单元32，该颗粒充电单元包括4个电晕针充电器和包括位于电晕针充电器之间并作为静电过滤器31的内边缘的2个交叉延伸的引导表面壁23的引导表面。在本实施例中，静电过滤器31被布置在设备30的外壳33的中心部分。当使用设备30时，在静电除尘器前面会有一个格栅。当设备30被固定到待通风的房间的屋顶或待通风的房间的墙壁时，电晕针充电器和格栅(未示出)的尖端朝向待通风的房间。

图4a示出了非金属静电板式过滤器40的一部分，其适合与根据示例性实施例的颗粒充电单元一起用作静电除尘器。静电板式过滤器40包括被布置为处于第一电势和第二电势的板。过滤器40可以如此使用，或者其可以用作更大的静电过滤器实体的一部分，即包括多于一个静电过滤器的组合式静电过滤器，例如，对应于图4a的静电过滤器40的过滤器。组合式静电过滤器仍然作为一个静电过滤器。静电板式过滤器的形状也可以不同于此或图1a-i所示的形状。

图4b示出了组合式静电板式过滤器，其适合与根据示例性实施例的颗粒充电单元一起用作静电除尘器。组合式静电板式过滤器45包括对应于图4a中所示的静电板式过滤器40的四个类似的分隔开的静电板式过滤器40。静电板式过滤器40的形状使得它们适合于被布置为盒状形状，即四边形，其中四个侧面中的每一个都是静电板式过滤器40。静电板式过滤器40可以以不同的方式彼此连接，使得形成不同的组合式过滤器形状，例如静电板式过滤器40可以彼此贴近或者一个在另一个之上地布置。包括多于一个分隔开的静电板式过滤器40的组合式静电过滤器45也可以形成为这样的形状，其中它布置为在使用的场所使用。这提供了优点，即包括一个以上分隔开的静电板式过滤器40的组合式静电板式过滤器45的储存和运输更容易并且更便宜。静电板式过滤器可以通过任何适合的连接设备连接到至少一个其它静电板式过滤器。例如，连接设备可以是夹子、胶水、胶带、魔术贴、磁铁、针孔设备等。

应该注意的是，可以根据静电除尘器的预期用途和/或位置自由地选择适合与颗粒充电单元一起用作静电除尘器的静电板式过滤器或组合式板式静电过滤器的形状。形状不限于任何形式。

显然，本发明不仅仅局限于上述实施例，而是可以在所附权利要求的范围内进行修改。

Claims (9)

1.一种静电除尘器，其中所述静电除尘器包括静电过滤器和颗粒充电单元，所述静电过滤器包括导电非金属板的堆叠，所述颗粒充电单元包括一至九个彼此间隔一定距离布置的电晕针充电器，其中每个所述针充电器具有尖端和用于围绕每个所述针充电器的引导表面，并且其中低功率被布置为用于在所述电晕针充电器的尖端和所述周围引导表面之间形成宽电场，用于将通过所述形成的宽电场的气流的颗粒离子化，并且其中包括离子化颗粒的所述气流继续通过所述导电非金属板的堆叠，以从所述气流中移除离子化颗粒。

2.根据权利要求1所述的静电除尘器，其中围绕或贴近所述一个或多个电晕针充电器的所述静电过滤器的内边缘是所述引导表面的一部分。

3.根据权利要求1或2所述的静电除尘器，其中所述引导表面由导电材料制成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的静电除尘器，其中所述引导表面由导电塑料制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的静电除尘器，其中所述引导表面包括一个或多个引导表面壁，所述引导表面壁在所述一至几个电晕针充电器之间延伸或贴近其延伸。

6.根据权利要求5所述的静电除尘器，其中一个或多个引导表面壁彼此交叉延伸或彼此相邻延伸。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的静电除尘器，其中所述引导表面由栅格材料制成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的静电除尘器，其中所述引导表面连接到电压源。

9.一种送风设备，包括根据权利要求1至8中任一项所述的静电除尘器。

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