CN113856367B - 一种可伸缩滤芯及可替换滤芯过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩滤芯及可替换滤芯过滤器，所述滤芯包括波浪形过滤件，所述波浪形过滤件的四周设置有第一封边条和第二封边条，第一封边条设置在过滤件的起折边两侧，第二封边条设置在过滤件的多折边两侧，并且在该多折边两侧还设置有固定件；所述可替换滤芯过滤器，包括滤芯和框架，框架由第一框片和第二框片相互拼接而成，框片整体呈L型结构，框片的长边顶端上边缘设置成倾斜面，且沿着长边内侧从上往下依次设置有倾斜凸条、中空的加强筋和护网挡板，护网挡板与L型短边之间安装有护面网，护面网上部空间安装滤芯。本发明的框体与滤芯可分离，框架可重复利用，滤芯可定期更换，节能减耗；并且滤芯可伸缩，压缩后便捷运输与存储。

Description

一种可伸缩滤芯及可替换滤芯过滤器

技术领域

本发明涉及一种可伸缩滤芯及可替换滤芯过滤器，属于空气净化技术领域。

背景技术

城市化的进程加快，使得空气污染日益严重，大多城市染上了雾霾天气的“疾患”，尤其是工业发达的大城市空气质量令人堪忧，罹患呼吸道疾病的患者人数呈现上升趋势。人们为了保护自身健康，也越来越重视自身的周围环境情况。

如在半导体、液晶面板、光伏行业、空调箱等作业环境中，存在较多气味与气态污染物需要处理，比如受管控的SO₂、HF、HCl、酸性气体和NH₃、胺、碱性气体等。针对AMC去除的化学气态过滤器以其低初始压降及稳定压降变化脱颖而出。该安装于FFU上端及进风口的扁平式过滤器可大幅减少动力能耗，符合环保需求且减少投入成本。

由于化学过滤器中滤料吸附饱和需更换，或再生后寿命下降，处理固废成本高昂，批量更换时成为环保的极大不利因素。可替换滤芯集更换便捷、材料环保洁净、固废可压缩且易处理、节能、降本等优点于一身，正在半导体、液晶面板的净化室等洁净环境中展露头角。

当前可替换滤芯形式多样，主要可分为单框单芯式、单框多芯式、拼接式、组合多芯式等。其中单框单芯式滤料以复合型滤料为主，适用于FFU上方空间受限，龙骨承重有限的情况。单框多芯式结构单一，通常仅用于粉尘过滤，如高效过滤器，其厚度偏大，以V型结构为主，以6-8滤芯插片居多，适用于大风量(2m/s面风速)过滤。拼接式则是简单地将多个较小单元覆盖单个FFU，更换繁琐，但固定更佳，不易塌陷，单个滤芯质量可减小。组合多芯式通常为不同滤芯顺次叠加，气流依次通过各效滤料，逐一去除指定气态分子的形式，通常适用于小风量(<1000CMH)过滤。依据滤芯取出方向不同，可分为平抽式和拉取式。其中平抽式框架多为一体，纵向气密性较好，但存在滤料难以压紧、固定困难，留有空隙等问题，水平向气密性不佳。拉取式则水平气密性较好，滤芯固定良好，框架可以卡嵌、卡扣等方式连接，但气流方向间易漏风。

由以上可知，目前空气过滤器种类繁多，然而在使用过程依然存在着各种缺陷，主要体现在以下一些方面：

(1)过滤器多层叠加方式不稳固，通常需要卡扣等形式固定层间。

(2)框体与滤芯多用注胶方式连接，生产过程有刺激性气味气体产生，危害操作人员健康，注胶凝固过程耗时，去余胶耗费人工，且过滤器含有大量污染性化学物质。

(3)铆、焊接方式连接的框体存在下料繁琐易错，组装用时长，产生污染空气等缺陷。

(4)安装空间受限的应用环境对过滤器安装与更换提出了严格要求，过滤器尺寸与维护活动空间过大则无法适用。

(5)受应用环境洁净度影响，安装与替换过滤器过程存在无法佩戴高强度劳保用品的难点，过滤器边角容易造成划伤，掉落砸伤的情况。

(6)由于滤芯出厂时为打折状态，过滤器存储与运输空间较大，甚至可为过滤器本身的1.5倍。即使滤芯可单独包装，运输空间扔较大，而应用现场无专业的固定褶距设备，滤芯经不慎挤压破坏则失效。

(7)多层过滤器叠加使用时，由于折峰难以稳定在一个竖直平面上，气流易紊乱，造成压损偏高，效率下降。

(8)大风量应用条件下，常见卡梳、过滤件覆网的支撑作用偏弱，滤芯时有塌陷状况发生，滤芯变形度大，过滤器损坏而失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可伸缩滤芯及可替换滤芯过滤器，以克服现有技术存在的一些不足。

本发明采取的技术方如下：

一方面，本发明提供了一种可伸缩滤芯，所述滤芯包括波浪形过滤件，所述波浪形过滤件的四周设置有第一封边条和第二封边条，所述第一封边条为硬质封边条，其设置在波浪形过滤件的起折边两侧，所述第二封边条为软质弹性封边条，其设置在波浪形过滤件的多折边两侧，并且在该多折边两侧还设置有固定件，所述固定件沿第二封边条长度方向依次分布，并且各个固定件均穿过波浪形过滤件的折峰底面以及两个第二封边条。

进一步的，所述第一封边条和第二封边条分别以胶粘的形式覆盖在波浪形过滤件的四周，且两个封边条同底面并相互垂直；所述波浪形过滤件由无纺布双面包覆活性滤料、聚酯组成；波浪形过滤件的折峰与折谷处为薄壁尖峰，且折峰与折谷不含活性滤料，只填充聚酯；中间段均匀分布活性滤料，厚度一致；折峰和折谷与中间段交接处厚度减薄，采用活性滤料与聚酯混合填充。

进一步的，所述波浪形过滤件的折峰与折谷处为无填充的无纺布边缘，超声缝合而成。

进一步的，所述波浪形过滤件的折峰与折谷处经热挤压塑成锐角尖峰。

进一步的，相邻的两个固定件之间至少间隔一个折峰；滤芯可沿第二封边条长度方向伸缩。

另一方面，本发明还提供了一种可替换滤芯过滤器，包括滤芯和框架，所述框架由第一框片和第二框片相互拼接而成，其特征在于，所述第一框片和第二框片整体呈L型结构，第一框片和第二框片的长边顶端上边缘设置成倾斜面，且沿着长边内侧从上往下依次设置有倾斜凸条、中空的加强筋和护网挡板，所述倾斜凸条内壁与长边外壁之间构成固定件的安装空间，所述加强筋的内壁中空区用于穿插安装插梢，所述插梢用于连接第一框片和第二框片的两端，所述护网挡板与L型短边之间安装有护面网，所述L型短边的外缘设置有与长边上边缘的倾斜面相配合的凹槽，所述护面网上部空间安装所述滤芯，滤芯通过固定件可拆卸安装在所述框架内。

进一步的，所述加强筋远离框体长边的外壁面上粘接安装有密封条，所述密封条与安装后滤芯四周的封边条相互贴合；密封条在50℃全分子释放气低于30μg/g，邵氏A硬度5-15度，可耐受腐蚀性气体环境，优选的，密封条材质为改性聚氨酯、三元乙丙胶。

进一步的，所述固定件包括三棱柱杆和三棱柱端，所述三棱柱端设置在三棱柱杆两端，三棱柱端外侧端面与三棱柱杆杆体垂直，且在三棱柱端内侧的柱端斜面上设有突出卡头；安装时柱端斜面与第二框片的倾斜凸条内倾斜面贴合，使滤芯与框体相连。

进一步的，所述第二框片的倾斜凸条的倾斜面上排列分布有孔道，该孔道与固定件两端的突出卡头相互对应配合，在滤芯安装后两者相互嵌合；孔道距离一致，孔道可穿透、可半开口。

进一步的，所述柱端斜面与水平面间的倾斜角较第二框片上倾斜凸条的倾斜角小1-15°；柱端斜面的倾斜角在超出第二框片斜面1-15°范围内连续均匀变化，三棱柱端作为楔子，固定件与第二框片倾斜凸条内倾斜面借助重力自然形成榫接，强力结合。

进一步的，所述倾斜凸条与水平面呈20-80°倾斜角，壁厚≥2mm，用以承载滤芯；进一步优选的，倾斜角优选45-60°，可减少安装平台持续少量振动导致的滤芯滑移；更进一步优选的，倾斜面选用50-60°倾斜角，表面作垂直于倾斜角与框体交接线的拉丝处理，或表面磨砂处理，以增大滤芯与框体间摩擦力，避免滑移。

进一步的，所述加强筋截面为封闭矩形，形成中空腔体，可容纳插梢，插梢的两端表面设有波浪纹理，并且波浪纹理的波峰与波谷垂直距离超出加强筋腔体内宽度的30-60％，以便于插梢变形挤压力锁住第一、第二框体；另外，加强筋腔体外壁距框体长边壁距离较倾斜凸条突出距离短，而且加强筋腔体内壁也可做粗糙化处理。

进一步的，所述第一框片和第二框片均为一体成型结构；优选铝型材，由型材切割为设定角度互相拼接，如两端45°，或都为90°等；第一、第二框体在连接部位还可通过注胶固定来加强连接。

进一步的，所述第一框片和第二框片下部的护网挡板与短边底面距离较护面网厚度稍大，优选超出护面网厚度0.8-1.5mm，便于置入护面网，并减少滑移。该护面网可防止滤芯塌陷，阻挡掉落物。

进一步的，所述第一框片和第二框片上缘的斜面与底面凹槽可相互内嵌接合，这样上层过滤器可借由重力与下层过滤器竖直方向上叠加，在承重允许的范围内，过滤器可叠加至少2层。

本发明的有益效果如下：

(1)过滤器之间可依靠重力于竖直方向叠加，无需其他零件与操作步骤配合，节约人力物力；

(2)框体与滤芯可分离，框架重复利用，滤芯定期更换，减少危废与固废产生，节能减耗；

(3)框体与滤芯之间无需注胶结合，减少化学物质对环境污染，同时减少组装用时；

(4)本发明所述过滤器框片简单成型，形成框体的连接方式简易，结构强度大；

(5)所述框体与滤芯连接便捷操作，对操作水平向空间要求较低，适用于洁净室龙骨上方苛刻的安装条件；

(6)滤芯硬度低，质量较一体式过滤器减轻，替换过程可有效预防操作安全问题，减少砸伤、划伤的发生概率；

(7)滤芯可伸缩，压缩后便捷运输与存储；

(8)叠加状态的滤芯由于固定件限位作用，竖直方向折峰与折谷位置偏差较小，可提高气流均匀度，促使达到叠加后总压损低、去除污染物效率高的效果；

(9)由固定件强力支撑的滤芯可耐受相对大风量而变形度较低，可适用于高折过滤件的置入。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1可替换滤芯过滤器整体结构示意图；

图2是可替换滤芯过滤器分解示意图；

图3是可替换滤芯过滤器叠加图；

图4是过滤器的框体结构示意图；

图5是过滤器的框体截面图；

图6是可伸缩滤芯结构示意图；

图7是固定件结构示意图；

图8是波浪形过滤件结构示意图；

图9是可伸缩滤芯压缩示意图。

图中标记为：1-框体，11-第一框片，12-第二框片，13-插梢，14-第一密封条，15-第二密封条，16-护面网，111-第一上缘斜面，121-第二上缘斜面，112-第一倾斜凸条，122-第二倾斜凸条，1221-孔道，113-第一加强筋，123-第二加强筋，114-第一护网挡板，124-第二护网挡板，115-第一L型短边，125-第二L型短边，1131-中空内腔，1132-腔体内壁，1133-腔体外壁，2-滤芯，21-固定件，22-过滤件，23-第一封边条，24-第二封边条，211-三棱柱杆，212-三棱柱端，2121-柱端斜面，213-卡头，221-折峰，2211-折峰底面，222-中间段，223-折谷。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例一。

如图6至8所示，一种可伸缩滤芯，所述滤芯包括波浪形过滤件22，所述波浪形过滤件22的四周设置有第一封边条23和第二封边条24，所述第一封边条23为硬质封边条，其设置在波浪形过滤件22的起折边两侧，所述第二封边条24为软质弹性封边条，其设置在波浪形过滤件22的多折边两侧，并且在该多折边两侧还设置有固定件21，所述固定件21沿第二封边条24长度方向依次分布，并且各个固定件21均穿过波浪形过滤件的折峰底面以及两个第二封边条24。

本实施例中，第一封边条23和第二封边24条分别以胶粘的形式覆盖在波浪形过滤件22的四周；所述波浪形过滤件22由无纺布双面包覆除酸性气体得活性炭、聚氨酯组成；过滤件22折峰221与折谷处223为薄壁尖峰，壁厚0.3mm，折峰221与折谷223不含活性炭，填充以少量聚氨酯；中间段222均匀分布活性炭，厚度为2.2mm；折峰221和折谷223与中间段222交接处厚度平滑减薄，活性炭与聚氨酯以8:3质量比混合填充。折峰221和折谷223经90℃短时间热挤压后，峰尖与水平面呈60°夹角。

本实施例中，相邻的两个固定件21之间至少间隔一个折峰；滤芯2可沿第二封边条24长度方向伸缩；过滤件22折峰与折谷处经热挤压塑成锐角尖峰；在过滤件22折峰与折谷处填充三棱柱材料，可有效引流降低损耗。如图6，滤芯2呈伸展状态,时，连接于框体1内，过滤件22褶距为19.5mm，每隔4个折峰连接一个固定件21。

本实施例中，固定件21安装于框体1内部时，滤芯2处于拉伸状态，第二封边条24展平无褶皱，该封边条与第二框体12的密封条相结合可有效密封过滤器内部。向上取下固定件21后，缩短固定件间距离，第二封边条24可依次向过滤件皱缩，滤芯2向垂直于固定件21水平向压缩，如图9所示。

在使用过程中，滤芯2伸展状态下外形尺寸为480x380x165 mm，压缩状态下尺寸为147x380x165 mm，运输与存储空间缩小约70％，可有效降低储运成本。

实施例二。

如图1至5所示，一种可替换滤芯过滤器，包括滤芯2和框架1，所述滤芯2采用实施例一中的可伸缩滤芯，所述框架1采用第一框片11和第二框片12相互拼接而成，所述第一框片1和第二框片12整体呈L型结构，第一框片11和第二框片12的长边顶端上边缘设置成倾斜面，且沿着长边内侧从上往下依次设置有倾斜凸条、中空的加强筋和护网挡板，所述倾斜凸条内壁与长边外壁之间构成固定件的安装空间，所述加强筋的内壁中空区用于穿插安装插梢13，插梢13用于连接第一框片11和第二框片12的两端，所述护网挡板与L型短边之间安装有护面网16，护面网16上部空间安装所述滤芯2，滤芯2通过固定件21可拆卸安装在所述框架1内。

本实施例中，第二框片12设有倾斜凸条的一侧搭载有固定件21，固定件21与波浪形过滤件22的折峰底面2211相贴合，过滤件22水平向四周粘结有第一封边条23和第二封边条24。同时在加强筋远离框体长边的外壁面上粘接安装有密封条，密封条与封边条相互贴合。密封条可选用三元乙丙密封条，该密封条厚度为5mm，突出倾斜凸条的外缘2.5mm，即常态压缩2.5mm。密封条在50℃全分子释放气为26μg/g，对过滤器释放气贡献较少；邵氏A硬度10度，可将过滤器气体泄露率降至0.8％。

本实施例中，加强筋下部设有护网挡板，护面挡板与L型短边间安装有护面网16，护网挡板与L型短边底面距离2.6mm，这样可便于顺利置入1.2mm厚度护面网16。另外，L型短边底面位于同一水平基面，并通过插梢13连接，形成矩形框体1；插梢13的两端插入加强筋的中空腔体内，且插梢13的两端表面设有波浪纹理，并且波浪纹理的波峰与波谷垂直距离超出加强筋腔体内宽度的30-60％，以便于插梢13变形挤压力锁住第一、第二框体；同时，加强筋腔体外壁距框体长边壁距离较倾斜凸条突出距离短，而且加强筋腔体内壁也可做粗糙化处理。

本实施例中，第一框片11、第二框片12由铝型材一体成型并沿两端45°切割而成，同时两个框片上的倾斜凸条与水平面呈20-80°倾斜角，壁厚≥2mm，用以承载滤芯2。优先可选择第二框片12的倾斜凸条122倾斜角55°，并且该倾斜凸条上经激光冲孔，均匀分布有穿透孔道1221，孔道1221间距离78mm。

本实施例中，滤芯2的固定件21选择改性PVC塑料制作，质轻且强度高。固定件21的主体为三棱柱杆211，该杆上缘开圆角，防止划伤过滤件22。固定件21两端为棱柱面与杆体211垂直的三棱柱端212，该三棱柱端212竖直面两端开圆角，避免划伤操作人员及框体。三棱柱端212的柱端斜面2121与水平面夹角从58°至60°连续均匀变化。三棱柱端212作为楔子，固定件21与第二框片12倾斜凸条112借助重力自然形成榫接，强力结合。三棱柱端212上靠近三棱柱杆211的下缘设有突出圆形卡头213，卡头213与第二框片12的倾斜凸条上斜面孔道1221嵌合。

本实施例中，所述第一框片11和第二框片12上缘的斜面与底面凹槽可相互内嵌接合，这样上层过滤器可借由重力与下层过滤器竖直方向上叠加，在承重允许的范围内，过滤器可叠加至少2层。

如将以上所述过滤器竖直方向双层叠加(参考图3)，总高370mm，测试1m/s面风速下阻力为194Pa，1m/s面风速下对78ppb浓度的SO₂气体达到98.2％的吸附效率。将固定件21的卡头213偏移一定位置，计算进风面过滤件22折峰221与出风面过滤件22的折峰221水平距离为错位距离，计错位距离与1/2折高的比例为错位率，测试双层过滤器阻力与效率，得到如下结果：

错位距离/mm	错位率/％	阻力/Pa	对SO<sub>2</sub>气体去除效率/％
				0	0	194	98.2
2.1	22	224	95.0
				3.2	33	253	92.7
4.3	44	266	90.1
				5.4	55	269	89.5
6.4	66	256	92.6
				7.5	77	239	94.7
8.6	88	221	95.9
				9.75	100	209	97.8

根据上表可见，固定件21可有效固定折峰221位置，保持叠加层折峰221与折谷223对应。该结构可降低28％压损，提高对目标气体的过滤效率。

实施例三。

与实施例一和二不同的是，实施例三的第一框片11、第二框片12由两端90°切割，第二框片12位于第一框片11内侧。插梢13连接第一框片11的一端为封闭长方体，并与第一框片11通过铆钉连接；插梢13连接第二框片12的一端为波浪形。第二框片12的倾斜凸条112倾斜角60°，倾斜凸条122上表面作2mm高度锯齿状处理，每间隔48mm将锯齿状切削出三棱柱形状，且三棱柱不穿倾斜凸条122。腔体外壁1133上设置4mm厚度的改性聚氨酯密封条14，邵氏A硬度14度。滤芯2的固定件21选用ABS复合塑料，三棱柱端212上的卡头213为锐角竖直向下的三棱柱，并经圆角处理。

过滤件22的褶距为16mm。折峰221与折谷处223为锐角尖峰，斜面与水平面夹角为62°，由两段无纺布包夹一段致密无纺布，超声缝合而成。折峰221和折谷223与中间段222交接处厚度平滑减薄，填充离子交换树脂颗粒。该单层过滤器总高320mm，测试2.5m/s风速下阻力为61Pa，持续该风速运行3个月，滤芯面变形度最大为3.1mm，即0.31％，可保持良好的强度。所述过滤器在2.5m/s风速，湿度50％RH环境下，对219ppb浓度的NH₃气体初始净化效率达97.7％。滤芯2储运压缩率为62％。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种可伸缩滤芯，其特征在于，所述滤芯包括波浪形过滤件，所述波浪形过滤件的四周设置有第一封边条和第二封边条，所述第一封边条为硬质封边条，其设置在波浪形过滤件的起折边两侧，所述第二封边条为软质弹性封边条，其设置在波浪形过滤件的多折边两侧，并且在该多折边两侧还设置有固定件，所述固定件沿第二封边条长度方向依次分布，并且各个固定件均穿过波浪形过滤件的折峰底面以及两个第二封边条；相邻的两个固定件之间至少间隔一个折峰，滤芯沿第二封边条长度方向伸缩；所述固定件包括三棱柱杆和三棱柱端，所述三棱柱端设置在三棱柱杆两端，三棱柱端竖直面两端开圆角，三棱柱端外侧端面与三棱柱杆杆体垂直，且在三棱柱端内侧的柱端斜面上设有突出卡头。

2.根据权利要求1所述的一种可伸缩滤芯，其特征在于，所述第一封边条和第二封边条分别以胶粘的形式覆盖在波浪形过滤件的四周；所述波浪形过滤件由无纺布双面包覆活性滤料、聚酯组成；波浪形过滤件的折峰与折谷处为薄壁尖峰，且折峰与折谷不含活性滤料，只填充聚酯；中间段均匀分布活性滤料，厚度一致；折峰和折谷与中间段交接处厚度减薄，采用活性滤料与聚酯混合填充。

3.根据权利要求1所述的一种可伸缩滤芯，其特征在于，所述波浪形过滤件的折峰与折谷处为无填充的无纺布边缘，超声缝合而成；或者所述波浪形过滤件的折峰与折谷处经热挤压塑成锐角尖峰。

4.一种可替换滤芯过滤器，其特征在于，包括框架以及权利要求1至3中任一项所述的滤芯，所述框架由第一框片和第二框片相互拼接而成，所述第一框片和第二框片整体呈L型结构，第一框片和第二框片的长边顶端上边缘设置成倾斜面，且沿着长边内侧从上往下依次设置有倾斜凸条、中空的加强筋和护网挡板，所述倾斜凸条内壁与长边外壁之间构成固定件的安装空间，所述第二框片的倾斜凸条的倾斜面上排列分布有孔道，该孔道与固定件两端的突出卡头相互对应配合，在滤芯安装后两者相互嵌合；所述加强筋的内壁中空区用于穿插安装插梢，所述插梢用于连接第一框片和第二框片的两端，所述护网挡板与L型短边之间安装有护面网，所述L型短边的外缘设置有与长边上边缘的倾斜面相配合的凹槽，所述护面网上部空间安装所述滤芯，滤芯通过固定件可拆卸安装在所述框架内。

5.根据权利要求4所述的一种可替换滤芯过滤器，其特征在于，所述加强筋远离框体长边的外壁面上粘接安装有密封条，所述密封条与安装后滤芯四周的封边条相互贴合。

6.根据权利要求4所述的一种可替换滤芯过滤器，其特征在于，所述柱端斜面与水平面间的倾斜角较第二框片上倾斜凸条的倾斜角小1-15°。

7.根据权利要求4所述的一种可替换滤芯过滤器，其特征在于，所述插梢的两端表面设有波浪纹理，并且波浪纹理的波峰与波谷垂直距离超出加强筋腔体内宽度的30-60％， 以便于插梢变形挤压力锁住第一、第二框体。

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